Buffer Overflow 원리 - 8086CPU 레지스터 구조

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레지스터

• 명령어의 집합과 데이터들의 저장공간

범용 레지스터

• 논리 연산, 수리연산에 사용되는 피연산자, 주소를 계산하는데 사용되는 피연산자, 그리고 메모리 포인터가 저장되는 레지스터

세그먼트 레지스터

• Code segment, Data segment, Stack segment를 가리키는 주소가 들어가 있는 레지스터

플래그 레지스터

• 프로그램의 현재 상태나 조건 등을 검사흔ㄴ데 사용되는 플래그들이 있는 레지스터

 

인스트럭션 포인트

• 다음 수행해야 하는 명령이 있는 메모리 상의 주소가 들어있는 레지스터

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1. 범용 레지스터

프로그래머가 임의로 조작할 수 있게 허용되어 있는 레지스터. 일종의 4개의 32bit 변수라고 생각하면된다.

 

예전의 16bit 시절에는 각 레지스터를 AX, BX, CD, DX.. 등으로 불렀지만 32bit 시스템으로 전환되면서 E(Extended)가 앞에 부터 EAX, EBX, ECX, EDX.. 등으로 불린다.

 

AX 레지스터의 상위 부분을 AH라고 하고 하위 부분을 AL이라고 한다.

EAX, EBX, ECX, EDX 레지스터들은 프로그래머의 필요에 따라 아무렇게나 사용해도 되지만 최초 태생은 자신들의 목적을 가지고 태어났고 나중에 기계어 코드를 읽고 이해하기 위해서 그 목적대로 사용해주는 것이 좋다.

 

EAX

• 피연산잔와 연산 결과의 저장소

EBX

• DS Segment안의 데이터를 가르기는 포인터

ECX

• 문자열 처리나 루프를 위한 카운터

EDX

• I/O 포인터

ESI

• DS 레지스터가 가리키는 data segment 내의 어느 데이터를 가리키고 있는 포인터. (문자열 처리에서 source를 가리킴)

EDI

• ES 레지스터가 가리키고 있는 data segment 내의 어느 데이터를 가리키고 있는 포인터. (문자열 처리에서 destination을 가리킴)

ESP

• SS 레지스터가 가리키는 stack segment의 맨 꼭대기를 가리키는 포인터

EBP

• SS 레지스터가 가리키는 스텍상의 한 데이터를 가리키는 포인터

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2. 세그먼트 레지스터

특정 세그먼트를 가리키는 포인터 역활

CS레지스터는 code segemnt를,

DS, ES, FS, GS 레지스터는 data segment를, 

SS 레지스터는 stack segment를 가리킨다.

세그먼트 레지스터가 가리키는 위치를 바탕으로 원하는 segment안의 특정 데이터, 명령어들을 정확하게 끄집어 낼 수가 있게 된다.

 

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3. 플래그 레지스터

컨트롤 플래그 레지스터는 상태 플래그, 컨트롤 플래그, 시스템 플래그들의 집합니다.

시스템이 리셋되어 초기화 되면 이 레지스터는 0x00000002의 값을 가진다.

그리고 1, 3, 5, 15, 22~31번 비트는 예약되어 있는 소프트웨어에 의해 조작할 수 없게 되어있다.

 

각 플래그들의 역활

1. Status flags

CF

• carry flag. 연산을 수행하면서 carry 혹은 borrow가 발생하면 1이 된다. Carry와 borrow 는 덧셈 연산시 bit bound를 넘어가거나 뺄셈을 하는데 빌려오는 경우를 말한다.

PF

• Parity flag. 연산 결과 최하위 바이트의 값이 1이 짝수 일 경우에 1이 된다. 패리티 체 크를 하는데 사용된다.

AF

• Adjust flag. 연산 결과 carry나 borrow가 3bit 이상 발생할 경우 1이 된다.

ZF

• Zero flag. 결과가 zero임을 가리킨다. If문 같은 조건문이 만족될 경우 set된다.

SF

• Sign flag. 이것은 연산 결과 최상위 비트의 값과 같다. Signed 변수의 경우 양수이면 0, 음수이면 1이 된다.

OF

• Overflow flag. 정수형 결과값이 너무 큰 양수이거나 너무 작은 음수여서 피연산자의 데이터 타입에 모두 들어가지 않을 경우 1이 된다.

DF

• Direction flag. 문자열 처리에 있어서 1일 경우 문자열 처리 instruction이 자동으로 감 소(문자열 처리가 high address에서 low address로 이루어진다), 0일 경우 자동으로 증가 한다.

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2. System flags

IF

• Interrupt enable flag. 프로세서에게 mask한 interrupt에 응답할 수 있게 하려면 1을 준다. TF – Trap flag. 디버깅을 할 때 single-step을 가능하게 하려면 1을 준다.

IOPL

• I/O privilege level field. 현재 수행 중인 프로세스 혹은 task의 권한 레벨을 가리킨다. 현재 수행 중인 프로세스의 권한을 가리키는 CPL이 I/O address 영역에 접근하기 위해서는 I/O privilege level보다 작거나 같아야 한다.

NT

• Nested task flag. Interrupt의 chain을 제어한다. 1이 되면 이전 실행 task와 현재 task가 연결되어 있음을 나타낸다.

RF

• Resume flag. Exception debug 하기 위해 프로세서의 응답을 제어한다.

VM

• Virtual-8086 mode flag. Virtual-8086 모드를 사용하려면 1을 준다.

AC

• Alignment check flag. 이 비트와 CR0 레지스터의 AM 비트가 set되어 있으면 메모리 레퍼런스의 alignment checking이 가능하다.

VIF

• Virtual interrupt flag. IF flag의 가상 이미지이다. VIP flag와 결합시켜 사용한다.

VIP

• Virtual interrupt pending flag. 인터럽트가 pending(경쟁 상태) 되었음을 가리킨다.

ID

• Identification flag. CPUID instruction을 지원하는 CPU인지를 나타낸다.

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4. Instruction Pointer

instruction pointer 레지스터는 다음 실행할 명령어가 있는 현재 code segment의 offset 값을 가진다.

이것은 하나의 명령어 범위에서 선형 명령 집합의 다음 위치를 가리킬 수 있는뿐만 아니라 JMP, Jcc, CALL, RET와 IRET instruction이 있는 주소값을 가진다.

EIP 레지스터는 소프트웨어에 의해 바로 엑세스 할 수 없고 control-transfer insturction( JMP, Jcc, CALL, RET)이나 interrupt와 exception에 의해서 제어된다.

EIP레지스터를 읽을 수 있는 방법은 CALL instruction을 수행하고 나서 프로시저 스텍으로부터 리턴하는 instruction의 주소를 읽는 것이다.

프로시저 스텍의 return instruction pointer의 값을 수정하고 return instruction(RET, IRET)을 수행함으로서 EIP 레지스터의 값을 간접적으로 지정해 줄수 있다.

 

 

 

 

 

참고 : 해커 지망생이 알아야할 bof 기초 -달고나