《ARM汇编与逆向工程》玛丽亚·马克斯特德

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《ARM汇编与逆向工程》玛丽亚·马克斯特德【文字版_PDF电子书_】

内容简介：

本书由两部分组成。第I部分首先概述ELF文件格式和操作系统的内部结构，然后介绍Arm架构基础知识，并深入探讨A32和A64指令集;第II部分深入探讨逆向工程，包括Arm环境、静态分析和动态分析，以及固件提取和模拟分析等关键主题。本书末尾讲解在macOS中基于Arm的M1 SoC编译的二进制文件的恶意软件分析。

通过阅读本书，读者可以深入理解Arm的指令和控制流模式，这对于针对Arm架构编译的软件的逆向工程至关重要。为帮助逆向工程师和安全研究人员 好地理解逆向工程，本书深入介绍了逆向工程的各个方面，具体包括：

Arm架构的AArch32和AArch64指令集状态，以及ELF文件格式内部结构;

Arm汇编内部机制的详细信息，可供逆向工程师分析恶意软件和审计软件安全漏洞使用，以及寻求Arm汇编语言详细知识的开发人员使用;

Armv8-A架构支持的A32/T32和A64指令集，以及常见的指令和控制流模式;

用于静态和动态二进制分析的已知逆向工程工具;

在Linux上对Arm二进制文件进行反汇编和调试的过程，以及常用的反汇编和调试工具。

作者简介：

玛丽亚·马克斯特德(Maria Markstedter)是 Azeria Labs 的创始人兼首席执行官，该公司提供 Arm 逆向工程和漏洞利用的培训课程。在此之前，她在渗透测试和威胁情报领域工作，并担任虚拟化初创公司 Corellium 的首席产品官。

她拥有企业安全学士学位和企业安全硕士学位，并在剑桥依托 ARM 公司从事漏洞利用缓解研究工作。

她因在该领域的贡献而受到认可，曾入选《福布斯》2018 年欧洲科技界“30 位 30 岁以下技术精英”名单，并被评为 2020 年《福布斯》网络安全年度人物。自 2017 年以来，她还是欧洲 Black Hat 和美国培训与简报审核委员会(Trainings and Briefi ngs Review Board)的成员。

目  录：

译者序

前言

致谢

作者简介：

部分　Arm汇编内部机制

第1章　逆向工程简介2

1.1　汇编简介2

1.1.1　位和字节2

1.1.2　字符编码3

1.1.3　机器码和汇编4

1.1.4　汇编6

1.2　 语言11

1.3　反汇编12

1.4　反编译13

第2章　ELF文件格式的内部结构15

2.1　程序结构15

2.2　 语言与低级语言16

2.3　编译过程17

2.3.1　不同架构的交叉编译18

2.3.2　汇编和链接 20

2.4　ELF文件概述22

2.5　ELF文件头23

2.5.1　ELF文件头信息字段24

2.5.2　目标平台字段24

2.5.3　程序入口点字段25

2.5.4　表位置字段25

2.6　ELF程序头 26

2.6.1　PHDR 程序头27

2.6.2　INTERP程序头27

2.6.3　LOAD程序头27

2.6.4　DYNAMIC程序头28

2.6.5　NOTE程序头28

2.6.6　TLS程序头29

2.6.7　GNU_EH_FRAME程序头29

2.6.8　GNU_STACK程序头29

2.6.9　GNU_RELRO程序头31

2.7　ELF节头33

2.7.1　ELF meta节35

2.7.2　主要的ELF节36

2.7.3　ELF符号37

2.8　.dynamic节和动态加载40

2.8.1　依赖项加载41

2.8.2　程序重定位41

2.8.3　ELF程序的初始化和终止节44

2.9　线程本地存储47

2.9.1　local-exec TLS访问模型50

2.9.2　initial-exec TLS访问模型50

2.9.3　general-dynamic TLS访问模型51

2.9.4　local-dynamic TLS访问模型52

第3章　操作系统基本原理54

3.1　操作系统架构概述54

3.1.1　用户模式与内核模式54

3.1.2　进程55

3.1.3　系统调用56

3.1.4　线程62

3.2　进程内存管理63

3.2.1　内存页64

3.2.2　内存保护65

3.2.3　匿名内存和内存映射65

3.2.4　地址空间布局随机化69

3.2.5　栈的实现71

3.2.6　共享内存72

第4章　Arm架构74

4.1　架构和配置文件74

4.2　Armv8-A架构75

4.2.1　异常级别76

4.2.2　Armv8-A执行状态81

4.3　AArch64执行状态82

4.3.1　A64指令集82

4.3.2　AArch64寄存器83

4.3.3　PSTATE89

4.4　AArch32执行状态90

4.4.1　A32和T32指令集91

4.4.2　AArch32寄存器94

4.4.3　当前程序状态寄存器96

4.4.4　执行状态寄存器99

第5章　数据处理指令103

5.1　移位和循环移位105

5.1.1　逻辑左移105

5.1.2　逻辑右移106

5.1.3　算术右移106

5.1.4　循环右移107

5.1.5　带扩展的循环右移107

5.1.6　指令形式107

5.1.7　位域操作112

5.2　逻辑运算120

5.2.1　位与121

5.2.2　位或122

5.2.3　位异或124

5.3　算术运算125

5.3.1　加法和减法125

5.3.2　比较127

5.4　乘法运算130

5.4.1　A64中的乘法运算130

5.4.2　A32T32中的乘法运算131

5.5　除法运算145

5.6　移动操作146

5.6.1　移动常量立即数146

5.6.2　移动寄存器149

5.6.3　移动取反150

第6章　内存访问指令151

6.1　指令概述151

6.2　寻址模式和偏移形式152

6.2.1　偏移寻址155

6.2.2　前索引寻址162

6.2.3　后索引寻址164

6.2.4　字面值寻址166

6.3　加载和存储指令172

6.3.1　加载和存储字或双字172

6.3.2　加载和存储半字或字节174

6.3.3　A32多重加载和存储177

6.3.4　A64加载和存储对186

第7章　条件执行189

7.1　条件执行概述189

7.2　条件码190

7.2.1　NZCV条件标志190

7.2.2　条件码193

7.3　条件指令194

7.4　标志设置指令197

7.4.1　指令的S后缀197

7.4.2　测试和比较指令201

7.5　条件选择指令207

7.6　条件比较指令209

7.6.1　使用CCMP的布尔与条件210

7.6.2　使用CCMP的布尔或条件212

第8章　控制流215

8.1　分支指令215

8.1.1　条件分支和循环216

8.1.2　测试和比较分支219

8.1.3　表分支220

8.1.4　分支和切换222

8.1.5　子程序分支225

8.2　函数和子程序227

8.2.1　程序调用标准227

8.2.2　易失性和非易失性寄存器228

8.2.3　参数和返回值229

8.2.4　传递较大值230

8.2.5　叶子函数和非叶子函数233

第二部分　逆向工程

第9章　Arm环境240

9.1　Arm板241

9.2　使用QEMU模拟虚拟环境242

9.2.1　QEMU用户模式模拟243

9.2.2　QEMU系统模式模拟246

0章　静态分析252

10.1　静态分析工具252

10.1.1　命令行工具253

10.1.2　反汇编器和反编译器253

10.1.3　Binary Ninja Cloud254

10.2　引用调用示例258

10.3　控制流分析263

10.3.1　main函数264

10.3.2　子程序265

10.3.3　转换为字符269

10.3.4　if语句270

10.3.5　商除法272

10.3.6　for循环273

10.4　算法分析275

1章　动态分析288

11.1　命令行调试289

11.1.1　GDB命令289

11.1.2　GDB多用户模式290

11.1.3　GDB扩展:GEF 292

11.1.4　Radare2 303

11.2　远程调试308

11.2.1　Radare2309

11.2.2　IDA Pro309

11.3　调试内存损坏311

11.4　使用GDB调试进程319

2章　逆向arm64架构的macOS

恶意软件325

12.1　背景326

12.1.1　macOS arm64二进制文件326

12.1.2　macOS Hello World(arm64)329

12.2　寻找恶意arm64二进制文件331

12.3　分析arm64恶意软件337

12.3.1　反分析技术338

12.3.2　反调试逻辑(通过ptrace)339

12.3.3　反调试逻辑(通过sysctl)342

12.3.4　反虚拟机逻辑(通过SIP状态

和VM遗留物检测)346

12.4　总结351

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Arm逆向 ELF格式 恶意软件

摘要：本文以《ARM汇编与逆向工程》一书及其作者玛丽亚·马克斯特德为核心，系统梳理该书在技术深度、实践价值、教学体系与行业影响等方面的独特贡献。文章首先对全书内容与定位进行整体概括，指出其在ARM体系结构解析、汇编语言理解以及逆向工程方法论上的重要意义。随后从四个维度展开论述：其一是作者背景与写作视角，阐明专业经验如何塑造严谨而实用的内容体系；其二是ARM汇编知识的系统构建，分析书中对指令集、寄存器与运行机制的深入讲解；其三是逆向工程方法与案例实践，强调理论结合实战的教学价值；其四是本书在学习路径与行业应用中的现实影响，探讨其对安全研究、嵌入式开发与漏洞分析的指导意义。全文力求在技术性与可读性之间取得平衡，为读者呈现一本兼具学术深度与工程价值的专业著作全景。

一、作者背景与视角

玛丽亚·马克斯特德作为长期从事底层系统、安全研究与逆向分析的技术专家，其专业背景为《ARM汇编与逆向工程》奠定了坚实基础。她不仅熟悉ARM架构在嵌入式与移动设备中的广泛应用，也深刻理解逆向工程在安全分析中的关键作用。

作者在书中展现出的写作视角并非单纯的学术讲解，而是融合了工程实践与教学经验。这种视角使得复杂的汇编指令与硬件机制不再抽象，而是通过问题导向逐步展开，降低了学习门槛。

此外，玛丽亚·马克斯特德注重培养读者的分析思维。她并未停留在“如何使用工具”的层面，而是反复强调理解底层原理的重要性，这种理念贯穿全书，使读者能够真正掌握逆向工程的核心能力。

二、ARM汇编体系解析

《ARM汇编与逆向工程》在ARM汇编语言的讲解上结构清晰，从基础概念到复杂指令逐层递进。书中首先介绍ARM架构的设计理念，使读者在学习指令之前就建立整体认知。

在具体内容上，作者对寄存器模型、寻址方式和条件执行等关键特性进行了细致分析。这些内容不仅解释“是什么”，还深入探讨“为什么这样设计”，帮助读者形成系统理解。

更重要的是，书中将ARM汇编与实际程序执行过程紧密结合，通过反复分析代码运行轨迹，让读者能够将静态指令与动态行为对应起来，这对后续逆向分析至关重要。

三、逆向工程方法实践

逆向工程是本书的重要主题之一。作者通过大量实例，展示如何从二进制代码入手，逐步还原程序逻辑。这种循序渐进的方法使读者能够建立清晰的分析流程。

书中对调试器、反汇编工具的使用并非简单罗列功能，而是结合具体场景讲解其在分析中的作用。这种实践导向的写作方式，使工具成为理解程序的辅助，而非学习的终点。

同时，作者强调逆向工程中的假设验证思维。通过不断提出假设、验证结果，读者可以在复杂代码中保持分析方向，这种方法论对实际安全研究具有长期价值。

四、学习路径与行业影响

从学习路径来看，《ARM汇编与逆向工程》适合具有一定基础的读者逐步深入。书中内容安排合理，既可作为系统学习教材，也可作为工程实践中的参考手册。

在行业层面，该书对嵌入式安全、移动安全和漏洞分析等领域具有直接指导意义。ARM架构的广泛应用，使得书中知识具备长期适用性。

此外，本书在培养底层思维方面的价值尤为突出。它不仅教授具体技术，更引导读者理解计算机系统的运行本质，这种能力在快速变化的技术环境中尤为重要。

总结：

总体而言，《ARM汇编与逆向工程》凭借作者深厚的专业背景和清晰的教学思路，在ARM汇编与逆向分析领域树立了高质量范本。它通过系统化讲解和实践案例，帮助读者建立从底层理解程序的能力。

这本书不仅适合作为学习ARM汇编的权威读物，也为逆向工程与安全研究提供了坚实方法论支撑，其价值将在长期实践中不断体现。

本文由nayona.cn整理

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