組合語言

組合語言（Assembly Language）是介於機器語言與高階語言之間的程式設計語言。主要針對處理器的架構設計，因此不同的處理器可能會有不同的指令集，這使得組合語言具有高度的硬體相關性。

組合語言的特點

• 低階語言：組合語言使用助憶符號來表示機器指令，這些符號與處理器的指令集直接對應，讓程式設計者能夠控制每一個指令的執行。

• 高效能：由於組合語言直接操作硬體資源（如寄存器、記憶體），其效能比高階語言更高，特別是在嵌入式系統、驅動程式或對效能有極高要求的場景中，組合語言的應用十分廣泛。

• 精確控制：程式設計者能夠完全掌控程式的執行流程、記憶體配置和處理器資源的使用，這使得組合語言在進行低階系統開發時具有極大的靈活性。

• 難度高：由於組合語言相較於高階語言更接近機器指令，程式設計者需要更高的專業知識。debug 困難且容易出現與硬體相關的問題。

暫存器

暫存器（Register）是處理器內部的一種高速存儲單元，用於暫時儲存數據或指令，存取速度極快，遠高於主記憶體（RAM）。在組合語言的程式設計中，暫存器是至關重要的資源，因為它們是 CPU 進行各種運算的核心部分。處理器在執行指令時，會將數據載入暫存器中進行運算，這比直接操作記憶體更有效率。

常見的暫存器種類

1. 通用暫存器（General-Purpose Registers, GPRs）：這類暫存器可用於存放任何類型的數據，處理器在進行算術、邏輯或數據搬移操作時，都會使用到這些暫存器。例如，x86架構中的 AX、BX、CX 和 DX 是常見的通用暫存器。

2. 特殊用途暫存器：

   • 累加器（Accumulator）：通常用於算術和邏輯運算，存放操作的結果。累加器的典型名稱如 AX（x86架構）。
   • 基底暫存器（Base Register）：儲存基址，通常在記憶體尋址中用來計算有效地址。
   • 計數暫存器（Counter Register）：通常用於迴圈計數或字符串操作中的計數操作。

3. 指令指標暫存器（Instruction Pointer, IP 或 PC）：儲存當前正在執行的指令地址，處理器根據指令指標的值來決定下一條指令的位置。它在每次執行完一條指令後自動更新，用以指向下一條即將執行的指令。

4. 堆疊指標暫存器（Stack Pointer, SP）：用於指向堆疊的頂部。堆疊是一種特殊的數據結構，暫存器 SP 用於管理函數調用和返回地址。在進行函數調用或中斷處理時，堆疊指標用來儲存上下文資訊，確保正確性。

5. 狀態暫存器/標誌暫存器（Status/Flag Register）：此暫存器保存操作的結果標誌（flags），例如運算是否發生進位、是否為零等。這些標誌用於控制後續的程式流程。Zero Flag、Carry Flag、Overflow Flag 等。

舉例來說

將資料從記憶體載入到暫存器，或者從一個暫存器移到另一個暫存器。在 x86 組合語言中：

MOV AX, [1000h] ; 將記憶體地址 1000h 的數據搬移到 AX 暫存器
MOV BX, AX      ; 將 AX 中的數據搬移到 BX

暫存器中的數據進行算術運算。例如：

ADD AX, BX ; 將 AX 和 BX 中的數值相加，結果保存在 AX 中

今天的練習都是有關組合語言的題目

Lab_1 - Bit-O-Asm-1

先來看看題目給的組合語言裡面都寫了些什麼。題幹寫說 flag 會儲存在 eax 裡面，那 <+15> 正好在做把 0x30 放進 eax 暫存器的動作。

<+0>:     endbr64 
<+4>:     push   rbp
<+5>:     mov    rbp,rsp
<+8>:     mov    DWORD PTR [rbp-0x4],edi
<+11>:    mov    QWORD PTR [rbp-0x10],rsi
<+15>:    mov    eax,0x30
<+20>:    pop    rbp
<+21>:    ret

把 0x30 拿去線上的進制轉換工具，將 16 進位 轉換成 10 進位，30 -> 48，用 picoCTF{} 包起來就是我們的 flag 惹。

Lab_2 - Bit-O-Asm-2

題目寫說 flag 會儲存在 eax 裡面，那這題多了一次轉換，先把 0x9fe1a 存入 rbp-0x4 的位置，再將 rbp-0x4 的值加載到 eax 暫存器中。因此 eax 的值也就是 0x9fe1a。

<+0>:     endbr64 
<+4>:     push   rbp
<+5>:     mov    rbp,rsp
<+8>:     mov    DWORD PTR [rbp-0x14],edi
<+11>:    mov    QWORD PTR [rbp-0x20],rsi
<+15>:    mov    DWORD PTR [rbp-0x4],0x9fe1a
<+22>:    mov    eax,DWORD PTR [rbp-0x4]
<+25>:    pop    rbp
<+26>:    ret

一樣把 0x9fe1a 拿去線上的進制轉換工具，將 16 進位 轉換成 10 進位，9fe1a -> 654874，用 picoCTF{} 包起來就是我們的 flag 惹。

今天的練習就到這邊，以下是參考資料，請搭配服用：

組合語言 1
組合語言 2

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