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x86 Assembly: Essential Part(1)

Reverse Engineering

x86 Assembly: Essential Part(1)

박연준 2023. 7. 2. 15:03

컴퓨터 과학자 중 한 명인 David Wheeler는 EDSAC을 개발하면서 어셈블리 언어와 어셈블러라는 것을 고안했다.

소프트웨어를 역분석하는 사람들은 역발상을 더해, 기계어를 어셈블리 언어로 번역하는 역어셈블러를 개발했다.

x86-64 어셈블리 언어

기본 구조

x64 어셈블리 언어는 우리가 사용하는 한국어보다는 훨씬 단순한 문법 구조를 지닌다.

이들의 문장은 동사에 해당하는 명령어(Operation Code, Opcode)와 목적어에 해당하는 피연산자(Operand)로 구성된다.

명령어

인텔의 x64에는 매우 많은 명령어가 존재한다.

이 중 중요한 21개의 명령어는 다음과 같다.

명령 코드
데이터 이동(Data Transfer)	`mov`, `lea`
산술 연산(Arithmetic)	`inc`, `dec`, `add`, `sub`
논리 연산(Logical)	`and`, `or`, `xor`, `not`
비교(Comparison)	`cmp`, `test`
분기(Branch)	`jmp`, `je`, `jg`
스택(Stack)	`push`, `pop`
프로시져(Procedure)	`call`, `ret`, `leave`
시스템 콜(System call)	`syscall`

피연산자

피연산자에는 총 3가지 종류가 올 수 있다.
- 상수
- 레지스터
- 메모리

메모리 피연산자는 []으로 둘러싸인 것으로 표현되며, 앞에 크기 지정자(Size Directive) TYPE PTR이 추가될 수 있다.

여기서 타입에는 BYTE, WORD, DWORD, QWORD가 올 수 있으며, 각각 1바이트, 2바이트, 4바이트, 8바이트의 크기를 지정한다.

메모리 피연산자
QWORD PTR [0x8048000]	0x8048000의 데이터를 8바이트만큼 참조
DWORD PTR [0x8048000]	0x8048000의 데이터를 4바이트만큼 참조
WORD PTR [rax]	rax가 가르키는 주소에서 데이터를 2바이트 만큼 참조

x86-64 어셈블리 명령어

데이터 이동

데이터 이동 명령어는 어떤 값을 레지스터나 메모리에 옮기도록 지시한다.

mov dst, src : src에 들어있는 값을 dst에 대입
mov rdi, rsi	rsi의 값을 rdi에 대입
mov QWORD PTR[rdi], rsi	rsi의 값을 rdi가 가리키는 주소에 대입
mov QWORD PTR[rdi+8*rcx], rsi	rsi의 값을 rdi+8*rcx가 가리키는 주소에 대입

lea dst, src : src의 유효 주소(Effective Address, EA)를 dst에 저장합니다.
lea rsi, [rbx+8*rcx]	rbx+8*rcx 를 rsi에 대입

산술 연산

산술 연산 명령어는 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 연산을 지시한다.

add dst, src : dst에 src의 값을 더합니다.
add eax, 3	eax += 3
add ax, WORD PTR[rdi]	ax += (WORD )rdi

sub dst, src: dst에서 src의 값을 뺍니다.
sub eax, 3	eax -= 3
sub ax, WORD PTR[rdi]	ax -= (WORD )rdi

inc op: op의 값을 1 증가시킴
inc eax	eax += 1

dec op: op의 값을 1 감소 시킴
dec eax	eax -= 1

논리 연산

논리 연산 명령어는 and, or, xor, neg 등의 비트 연산을 지시한다.

이 연산은 비트 단위로 이루어 진다.

and dst, src: dst와 src의 비트가 모두 1이면 1, 아니면 0

[Register]
eax = 0xffff0000
ebx = 0xcafebabe
[Code]
and eax, ebx
[Result]
eax = 0xcafe0000

or dst, src: dst와 src의 비트 중 하나라도 1이면 1, 아니면 0

[Register]
eax = 0xffff0000
ebx = 0xcafebabe
[Code]
or eax, ebx
[Result]
eax = 0xffffbabe

xor dst, src: dst와 src의 비트가 서로 다르면 1, 같으면 0

[Register]
eax = 0xffffffff
ebx = 0xcafebabe
[Code]
xor eax, ebx
[Result]
eax = 0x35014541

not op: op의 비트 전부 반전

[Register]
eax = 0xffffffff
[Code]
not eax
[Result]
eax = 0x00000000

비교

비교 명령어는 두 피연산자의 값을 비교하고, 플래그를 설정한다.
cmp op1, op2: op1과 op2를 비교
```
[Code]
1: mov rax, 0xA
2: mov rbx, 0xA
3: cmp rax, rbx ; ZF=1
```
test op1, op2: op1과 op2를 비교
```
[Code]
1: xor rax, rax
2: test rax, rax ; ZF=1
```

분기

분기 명령어는 rip 를 이동시켜 실행 흐름을 바꾼다.
jmp addr: addr로 rip를 이동시킵니다.
```
[Code]
1: xor rax, rax
2: jmp 1 ; jump to 1
```
je addr: 직전에 비교한 두 피연산자가 같으면 점프 (jump if equal)
```
[Code]
1: mov rax, 0xcafebabe
2: mov rbx, 0xcafebabe
3: cmp rax, rbx ; rax == rbx
4: je 1 ; jump to 1
```
jg addr: 직전에 비교한 두 연산자 중 전자가 더 크면 점프 (jump if greater)
```
[Code]
1: mov rax, 0x31337
2: mov rbx, 0x13337
3: cmp rax, rbx ; rax > rbx
4: jg 1  ; jump to 1
```

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