EIP & EBP & ESP

eax, ebx, ecx, edx, esi, edi, ebp, esp等都是X86 汇编语言中CPU上的通用寄存器的名称，是32位的寄存器。如果用C语言来解释，可以把这些寄存器当作变量看待。

比方说：add eax,-2 ;   //可以认为是给变量eax加上-2这样的一个值。

这些32位寄存器有多种用途，但每一个都有“专长”，有各自的特别之处。

EAX 是"累加器"(accumulator), 它是很多加法乘法指令的缺省寄存器。

EBX 是"基地址"(base)寄存器, 在内存寻址时存放基地址。

ECX 是计数器(counter), 是重复(REP)前缀指令和LOOP指令的内定计数器。

EDX 则总是被用来放整数除法产生的余数。

ESI/EDI分别叫做"源/目标索引寄存器"(source/destination index),因为在很多字符串操作指令中, DS:ESI指向源串,而ES:EDI指向目标串.

EBP是"基址指针"(BASE POINTER), 它最经常被用作高级语言函数调用的"框架指针"(frame pointer). 在破解的时候,经常可以看见一个标准的函数起始代码:

push ebp ;保存当前ebp
mov ebp,esp ;EBP设为当前堆栈指针
sub esp, xxx ;预留xxx字节给函数临时变量.
...

这样一来,EBP 构成了该函数的一个框架, 在EBP上方分别是原来的EBP, 返回地址和参数. EBP下方则是临时变量. 函数返回时作 mov esp,ebp/pop ebp/ret 即可.

ESP 专门用作堆栈指针，被形象地称为栈顶指针，堆栈的顶部是地址小的区域，压入堆栈的数据越多，ESP也就越来越小。在32位平台上，ESP每次减少4字节。

esp：寄存器存放当前线程的栈顶指针
ebp：寄存器存放当前线程的栈底指针
eip：寄存器存放下一个CPU指令存放的内存地址，当CPU执行完当前的指令后，从EIP寄存器中读取下一条指令的内存地址，然后继续执行。

一般寄存器:AX、BX、CX、DX
AX:累積暫存器，BX:基底暫存器，CX:計數暫存器，DX:資料暫存器

索引暫存器:SI、DI
SI:來源索引暫存器，DI:目的索引暫存器

堆疊、基底暫存器:SP、BP
SP:堆疊指標暫存器，BP:基底指標暫存器

EAX、ECX、EDX、EBX：為ax,bx,cx,dx的延伸，各為32位元
ESI、EDI、ESP、EBP：為si,di,sp,bp的延伸，32位元

栈的基本模型

 

参数N	↓高地址
参数…	函数参数入栈的顺序与具体的调用方式有关
参数 3
参数 2
参数 1
EIP	返回本次调用后，下一条指令的地址
EBP	保存调用者的EBP，然后EBP指向此时的栈顶。
临时变量1
临时变量2
临时变量3
临时变量…
临时变量5	↓低地址

 

EIP，EBP，ESP都是系统的寄存器，里面存的都是些地址。
 为什么要说这三个指针，是因为我们系统中栈的实现上离不开他们三个。
 我们DC上讲过栈的数据结构，主要有以下特点：
 后进先处。（这个强调过多）

其实它还有以下两个作用：
 1.栈是用来存储临时变量，函数传递的中间结果。
 2.操作系统维护的，对于程序员是透明的。
我们可能只强调了它的后进先出的特点，至于栈实现的原理，没怎么讲？下面我们就通过一个小例子说说栈的原理。
先写个小程序：
void fun(void)
{
   printf("hello world")；
}
void main(void)
{
  fun()
  printf("函数调用结束");
}
这是一个再简单不过的函数调用的例子了。
当程序进行函数调用的时候，我们经常说的是先将函数压栈，当函数调用结束后，再出栈。这一切的工作都是系统帮我们自动完成的。
但在完成的过程中，系统会用到下面三种寄存器：
1.EIP
2.ESP
3.EBP
当调用fun函数开始时，三者的作用。
1.EIP寄存器里存储的是CPU下次要执行的指令的地址。
 也就是调用完fun函数后，让CPU知道应该执行main函数中的printf（"函数调用结束"）语句了。
2.EBP寄存器里存储的是是栈的栈底指针，通常叫栈基址，这个是一开始进行fun()函数调用之前，由ESP传递给EBP的。（在函数调用前你可以这么理解：ESP存储的是栈顶地址，也是栈底地址。）
3.ESP寄存器里存储的是在调用函数fun()之后，栈的栈顶。并且始终指向栈顶。
 
当调用fun函数结束后，三者的作用：
1.系统根据EIP寄存器里存储的地址，CPU就能够知道函数调用完，下一步应该做什么，也就是应该执行main函数中的printf（“函数调用结束”）。
2.EBP寄存器存储的是栈底地址，而这个地址是由ESP在函数调用前传递给EBP的。等到调用结束，EBP会把其地址再次传回给ESP。所以ESP又一次指向了函数调用结束后，栈顶的地址。
其实我们对这个只需要知道三个指针是什么就可以，可能对我们以后学习栈溢出的问题以及看栈这方面的书籍有些帮助。当有人再给你说EIP,ESP,EBP的时候，你不能一头雾水，那你水平就显得洼了许多。其实不知道我们照样可以编程,因为我们是C级别的程序员，而不是ASM级别的程序员

 

通过堆栈溢出来获得root权限是目前使用的相当普遍的一项黑客技术。事实上这是一个黑客在系统本地已经拥有了一个基本账号后的首选攻击方式。
他也被广泛应用于远程攻击。通过对daemon进程的堆栈溢出来实现远程获得rootshell的技术，已经被很多实例实现。
在windows系统中，同样存在着堆栈溢出的问题。而且，随着internet的普及，win系列平台上的internet服务程序越来越多，低水平的win程序就成为你系统上的致命伤因为它们同样会被远程堆栈溢出，而且，由于win系统使用者和管理者普遍缺乏安全防范的意识，一台win系统上的堆栈溢出，如果被恶意利用，将导致整个机器被敌人所控制。进而，可能导致整个局域网落入敌人之手。
本系列讲座将系统的介绍堆栈溢出的机制，原理，应用，以及防范的措施。希望通过我的讲座，大家可以了解和掌握这项技术。而且，会自己去寻找堆栈溢出漏洞，以提高系统安全。
堆栈溢出系列讲座
入门篇

本讲的预备知识：
首先你应该了解intel汇编语言，熟悉寄存器的组成和功能。
你必须有堆栈和存储分配方面的基础知识，有关这方面的计算机书籍很多，我将只是简单阐述原理，着重在应用。
其次，你应该了解linux，本讲中我们的例子将在linux上开发。
1：首先复习一下基础知识。
从物理上讲，堆栈是就是一段连续分配的内存空间。在一个程序中，会声明各种变量。静态全局变量是位于数据段并且在程序开始运行的时候被加载。而程序的动态的局部变量则分配在堆栈里面。
从操作上来讲，堆栈是一个先入后出的队列。他的生长方向与内存的生长方向正好相反。我们规定内存的生长方向为向上，则栈的生长方向为向下。压栈的操作push＝ESP－4，出栈的操作是pop=ESP+4.换句话说，堆栈中老的值，其内存地址，反而比新的值要大。请牢牢记住这一点，因为这是堆栈溢出的基本理论依据。
在一次函数调用中，堆栈中将被依次压入：参数，返回地址，EBP。如果函数有局部变量，接下来，就在堆栈中开辟相应的空间以构造变量。函数执行结束，这些局部变量的内容将被丢失。但是不被清除。在函数返回的时候，弹出EBP，恢复堆栈到函数调用的地址,弹出返回地址到EIP以继续执行程序。
在C语言程序中，参数的压栈顺序是反向的。比如func（a,b,c)。在参数入栈的时候，是：先压c，再压b,最后压a.在取参数的时候，由于栈的先入后出，先取栈顶的a，再取b,最后取c。（PS:如果你看不懂上面这段概述，请你去看以看关于堆栈的书籍，一般的汇编语言书籍都会详细的讨论堆栈，必须弄懂它，你才能进行下面的学习）
2:好了，继续,让我们来看一看什么是堆栈溢出。
2.1：运行时的堆栈分配
堆栈溢出就是不顾堆栈中分配的局部数据块大小，向该数据块写入了过多的数据，导致数据越界。结果覆盖了老的堆栈数据。
比如有下面一段程序：
程序一：
#include
int main ( )
{
char name[8];
printf("Please type your name: ");
gets(name);
printf("Hello, %s!", name);
return 0;
}
编译并且执行，我们输入ipxodi,就会输出Hello,ipxodi!。程序运行中，堆栈是怎么操作的呢？
在main函数开始运行的时候，堆栈里面将被依次放入返回地址，EBP。
我们用gcc -S 来获得汇编语言输出，可以看到main函数的开头部分对应如下语句
：
pushl %ebp
movl %esp,%ebp
subl $8,%esp
首先他把EBP保存下来，，然后EBP等于现在的ESP，这样EBP就可以用来访问本函数的局部变量。之后ESP减8，就是堆栈向上增长8个字节，用来存放name[]数组。现在堆栈的布局如下：
内存底部 内存顶部
name EBP ret
<------ [ ][ ][ ]
^&name
堆栈顶部 堆栈底部
执行完gets(name)之后，堆栈如下：
内存底部 内存顶部
name EBP ret
<------ [ipxodi/0 ][ ][ ]
^&name
堆栈顶部 堆栈底部
最后，main返回，弹出ret里的地址，赋值给EIP，CPU继续执行EIP所指向的指令。

2.2：堆栈溢出
好，看起来一切顺利。我们再执行一次，输入ipxodiAAAAAAAAAAAAAAA,执行完
gets（name）
之后，堆栈如下：
内存底部 内存顶部
name EBP ret
<------ [ipxodiAA][AAAA][AAAA].......
^&name
堆栈顶部 堆栈底部
由于我们输入的name字符串太长，name数组容纳不下，只好向内存顶部继续写‘A’。由于堆栈的生长方向与内存的生长方向相反，这些‘A’覆盖了堆栈的老的元素。如图我们可以发现，EBP，ret都已经被‘A’覆盖了。在main返回的时候，就会把‘AAAA’的ASCII码：0x41414141作为返回地址，CPU会试图执行0x41414141处的指令，结果出现错误。这就是一次堆栈溢出。
3：如何利用堆栈溢出
我们已经制造了一次堆栈溢出。其原理可以概括为：由于字符串处理函数（gets，strcpy等等）没有对数组越界加以监视和限制，我们利用字符数组写越界，覆盖堆栈中的老元素的值，就可以修改返回地址。
在上面的例子中，这导致CPU去访问一个不存在的指令，结果出错。
事实上，当堆栈溢出的时候，我们已经完全的控制了这个程序下一步的动作。如果我们用一个实际存在指令地址来覆盖这个返回地址，CPU就会转而执行我们的指令。
在UINX系统中，我们的指令可以执行一个shell，这个shell将获得和被我们堆栈溢出的程序相同的权限。如果这个程序是setuid的，那么我们就可以获得root shell。

 

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