拆解二进制炸弹
拆解二进制炸弹
一、实验目的
1.理解C语言程序的机器级表示。
2.初步掌握GDB调试器的用法。
3.阅读C编译器生成的x86-64机器代码，理解不同控制结构生成的基本指令模式，过程的实现。
二、 实验环境
-
SecureCRT（10.105.222.110）
-
Linux
-
Objdump命令反汇编
-
GDB调试工具
-
。。。。。
三、实验内容
登录bupt1服务器，在home目录下可以找到Evil博士专门为你量身定制的一个bomb，当运行时，它会要求你输入一个字符串，如果正确，则进入下一关，继续要求你输入下一个字符串；否则，炸弹就会爆炸，输出一行提示信息并向计分服务器提交扣分信息。因此，本实验要求你必须通过反汇编和逆向工程对bomb执行文件进行分析，找到正确的字符串来解除这个的炸弹。
本实验通过要求使用课程所学知识拆除一个“binary bombs”来增强对程序的机器级表示、反汇编代码、调试器和逆向工程等方面原理与技能的掌握。 “binary bombs”是一个Linux可执行程序，包含了5个阶段（或关卡）。炸弹运行的每个阶段要求你输入一个特定字符串，你的输入符合程序预期的输入，该阶段的炸弹就被拆除引信；否则炸弹“爆炸”，打印输出 “BOOM!!!”。炸弹的每个阶段考察了机器级程序语言的一个不同方面，难度逐级递增。
为完成二进制炸弹拆除任务，需要使用gdb调试器和objdump来反汇编bomb文件，可以单步跟踪调试每一阶段的机器代码，也可以阅读反汇编代码，从中理解每一反汇编代码代码的行为或作用，进而设法推断拆除炸弹所需的目标字符串。实验2的具体内容见实验2说明。
四、实验步骤及实验分析
1准备过程：
1.1.通读bomb课件，明白实验大致要求
1.2.查找CSAPP书本、CSAPP课件、gdb使用说明，明白各类操作符含义
1.3.回顾上次实验，复习gdb中设置断点、查找寄存器等各项操作
2启动bomb、断点设置
2.1.登录、查找分配到的bomb（bomb265）。2.2.解压、读取bomb265。
2.3.启动gdb，查看第一关反汇编代码，确定引爆函数explode_bomb并在其设置断点，运行。
3.第一关
3.1. 查看关卡的反汇编代码
3.2. strings_not_equal——输入为字符串；
x/s查看前一句地址内容得对应字符串“Each successive processor has been designed to be backward compatible.”
4.第二关
4.1. 查看关卡的反汇编代码
4．2. read_six_numbers——输入为六个数字；
cmpl $0x1,(%rsp)——第一个数和1比较；
add %eax,%eax——eax = eax *2；
cmp %eax,0x4(%rbx)——比较此数两倍和后一个数；
jne 0x400f7a
由上述语句可知这是一个首项为1，公比为2的等比数列，故答案为“1 2 4 8 16 32”。
5.第三关
5.1. 查看关卡的反汇编代码
5.2.查看输入格式，输入为两个整数；
5.3.确定第一个数的取值范围为大于1小于7的整数；
5.4. jmpq *0x402720(,%rax,8)——switch语句；
尝试第一个数为“3”，经计算得“-70”；
5.5. cmp 0x4(%rsp),%eax——比较case运算后的数eax与第二个数是否相等；
故其中一组可行的答案为“3 -70”。
6.第四关
6.1. 查看关卡的反汇编代码
6.2.查看输入格式，输入为两个整数；
6.3. cmpl $0xe,(%rsp)——第一个数小于等于14；
callq 0x401073 ——调用函数“func4”；
cmp $0x4,%eax——“func4”运算结果要等于4；
6.4. 查看函数“func4”的反汇编代码，发现是一个递归函数；
6.5.编写逻辑相同的C语言程序，输入小于等于14的整数，查看输出结果是否为4；
经尝试，一组可能的答案是“2 4”。
7.第五关
7.1. 查看关卡的反汇编代码
7.2. callq 0x4013d9
cmp $0x6,%eax——输入的是6 个字符；
and $0xf,%edx——取字符后四位；
movzbl 0x402760(%rdx),%edx——将edx后四位作为0x402760字符数组的索引值；
add $0x1,%rax——循环变量加1；
cmp $0x6,%rax 、 jne 0x401150
callq 0x4013f7
7.3.读取字符串
7.4.“flyers”的各字母位于“maduiersnfotvbyl”的9,15,14,5,6,7位，对比ASCII码表，取一组ASC值化为二进制低四位符合的字符，如“IONEFG”为一组可能的答案。
8第六关
8.1查看关卡的反汇编代码
8.2 callq 0x401701
sub $0x1,%eax；cmp $0x5,%eax——输入的数小于等于6
add $0x4,%r13（更新r13）jmp 0x4011d1
mov $0x7,%edx；sub (%r12),%eax；——将栈中的6个值（假设为x）变为7-x
mov $0x6042f0,%edx——查看edx内存
经查证，edx储存结构为链表
cmp %rax,%rsi；jne 0x401274
cmp %eax,(%rbx)——比较
循环比较——要使新的链表中前一个节点存放的数据值的低4字节都大于后一个节点的值
故参照链表按由大到小的排列依次是：2 3 6 5 4 1
因为x = 7 – x，所以答案是：5 4 1 2 3 6
9秘密关卡
9.1查看phase_defused寻找秘密关卡入口
mov $0x402a07,%esi
mov $0x6048b0,%edi
mov $0x402a10,%esi
lea 0x10(%rsp),%rdi
查看对应字符串
对应在第四关
9.2查看关卡的反汇编代码
9.3cmp $0x3e8,%eax——加入一行数据，它是一个小于等于1001的数值
callq 0x4012cf ——调用fun7
cmp $0x1,%eax——函数返回后令返回值eax与0x1做比较，如果相等则跳过引爆代码，故应返回1
mov $0x604110,%edi——查看edi内存
经查证，edi储存结构为二叉树，每个节点第1个8字节存放数据，第2个8字节存放左子树地址，第3个8字节存放右子树位置。
mov (%rdi),%edx
cmp %esi,%edx
jle 0x4012eb
mov 0x8(%rdi),%rdi——将rdi移到它的左子树的位置
cmp %esi,%edx
je 0x401308
mov 0x10(%rdi)，%rdi——将rdi移到它的右子树的位置
即：edi指向一个树的节点，比较edi节点的值与输入的值；若相等，返回0；若大于，rdi移至左子树，返回2 * rax；若小于，rdi移至右子树，2 * rax + 1。因需返回1，故应为“0x2d”即“45”。
五、总结体会
1实验过程中遇到的问题及解决方法：
关卡四递归运算复杂，刚开始手算穷举计算量太大且易算错，后用C语言编程运算；
关卡五找出对比串后不知道比较什么，后经提醒发现有取后四位与ASCII码比较的操作；
2过关或挫败的感受
更深入地了解了汇编操作符的用法，对CSAPP书上内容有了更深的理解；
提高了自学能力，很多操作符用法在书上没有提到，需要借助gdb使用说明查找和了解尝试；
3实验投入的时间和精力
一下午一晚上到凌晨10+h；
4意见和建议
建议课件增加相关内容，特别是关于操作符的讲解；
建议课堂增加相关例子，以免不够熟悉无从下手。
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| 第一列 | 第二列 | 第三列 |
|---|---|---|
| 第一列文本居中 | 第二列文本居右 | 第三列文本居左 |
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‘Isn’t this fun?’ |
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– is en-dash, — is em-dash |
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Gamma公式展示 Γ ( n ) = ( n − 1 ) ! ∀ n ∈ N \Gamma(n) = (n-1)!\quad\forall n\in\mathbb N Γ(n)=(n−1)!∀n∈N 是通过欧拉积分
Γ ( z ) = ∫ 0 ∞ t z − 1 e − t d t . \Gamma(z) = \int_0^\infty t^{z-1}e^{-t}dt\,. Γ(z)=∫0∞tz−1e−tdt.
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