安装 GDB
问题一
在 Ubuntu 18.04 LTS 中使用 apt-get install gdb
安装失败。替换使用国内 Ubuntu 的镜像源后安装成功。
首先更新
/etc/apt/sources.list，将该文件内容替换为阿里源：1
2
3
4
5
6
7
8
9
10deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse运行
apt-get update和apt-get upgrade更新。安装 gdb：
apt-get install gdb。
问题二
执行 gdb 调试时，遇到 Error disabling address space randomization
错误，参考 warning:
Error disabling address space randomization: Operation not
permitted，在创建 docker 容器时添加
--security-opt seccomp=unconfined 参数：
1 | docker run -it --cap-add=SYS_PTRACE --security-opt seccomp=unconfined ubuntu bash |
题目
phase_1
调用 disassemble phase_1 反汇编函数 phase_1 ：
1 | 0x400ee0 <+0>: sub $0x8,%rsp |
显然，该函数调用了函数
strings_not_equal，判断两个字符串是否相同。第一个字符串参数
%rdi 为输入 input 的地址，第二个参数为比较字符串的地址
0x402400。
在 gdb 中调用 print (char *) 0x402400
输出该地址的字符串：
1 | Border relations with Canada have never been better. |
因此 bomb 的第 1 组运行参数为上述字符串。
phase_2
调用 disassemble phase_2 反汇编函数 phase_2 ：
1 | 0x400efc <+0>: push %rbp |
最先调用了函数 read_six_numbers，其起始地址为
0x40145c，调用 disassemble 0x40145c 反汇编其代码：
1 | 0x40145c <+0>: sub $0x18,%rsp |
先注意该函数调用了 sscanf
函数，其从一个字符串而不是标准输入流读取输入。sscanf
的第二个参数为输入格式，尝试打印其字符串（0x4025c3）：
1 | $1 = 0x4025c3 "%d %d %d %d %d %d" |
与函数名相应，该函数从输入 input 中读取 6 个整数。
由于sscanf 参数超过 6 个，前 6
个参数按序分别存储于 %edi, %esi, %rdx, %rcx, %r8,
%r9，剩余两个参数存储于栈中，其中第 7 个参数位于栈顶。阅读代码可知 6
个整数按序存储于 %rsi, %rsi + 4, ..., %rsi + 20。
0x400f0a 行的代码表示读入的第 1 个数必须等于 1。
从 0x400f17 到 0x400f2c 的代码表示，*(rbp) = *(rbp - 0x4) * 2，即读入的 6 个整数表示首项为 1 公比为 2 的等比数列：
1 | 1 2 4 8 16 32 |
该序列为 bomb 的第 2 组运行参数。
phase_3
调用 disassemble phase_3 反汇编函数 phase_3 ：
1 | 0x400f43 <+0>: sub $0x18,%rsp |
首先看函数 sscanf 的调用：0x4025cf 地址字符串为
$2 = 0x4025cf "%d %d"，从 input
读取两个整数，分别存储于地址 0x8(%rsp) 和 0xc(%rsp)。
cmpl $0x7,0x8(%rsp) 和
ja 0x400fad <phase_3+106>
表明，第一个整数的值不能超过 7。
jmpq *0x402470(,%rax,8) 表示跳转到 (0x402470 + 8
%rax) 处，而 %rax
的值此时等于读取的第一个整数。假设输入的第一个整数为
0，下一个指令的地址为 0x402470，使用 print /x *0x402470
打印出地址的值为 0x400f7c，即指令 jmpq *0x402470(,%rax,8)
等同于 jmpq 0x400f7c。地址为 0x400f7c 的指令为
mov $0xcf,%eax，随后跳转到
cmp 0xc(%rsp),%eax，即与输入的第二个整数比较，相同时结束该函数调用。说明当输入为
0 207 时（0xcf = 207），phase_3 不会爆炸。
对于第 1 个整数分别为 1~7 时，其推理过程也是类似的，其结果如下表：
| 数1 | 下条指令地址 | 跳转地址 | 数2（16进制） | 数2（10进制） |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0x402470 | 0x400f7c | 0xcf | 207 |
| 1 | 0x402478 | 0x400fb9 | 0x137 | 311 |
| 2 | 0x402480 | 0x400f83 | 0x2c3 | 707 |
| 3 | 0x402488 | 0x400f8a | 0x100 | 256 |
| 4 | 0x402490 | 0x400f91 | 0x185 | 389 |
| 5 | 0x402498 | 0x400f98 | 0xce | 206 |
| 6 | 0x4024a0 | 0x400f9f | 0x2aa | 682 |
每对<数1，数2>均可作为 bomb 的第 3 组参数。
phase_4
调用 disassemble phase_4 反汇编函数 phase_4：
1 | 0x40100c <+0>: sub $0x18,%rsp |
首先看读入部分，相关代码如下：
1
2
3
4
5
6
7
80x40100c <+0>: sub $0x18,%rsp
0x401010 <+4>: lea 0xc(%rsp),%rcx
0x401015 <+9>: lea 0x8(%rsp),%rdx
0x40101a <+14>: mov $0x4025cf,%esi
0x40101f <+19>: mov $0x0,%eax
0x401024 <+24>: callq 0x400bf0 <__isoc99_sscanf@plt>
0x401029 <+29>: cmp $0x2,%eax
0x40102c <+32>: jne 0x401035 <phase_4+41>函数 sscanf 的参数一为 %rdi，存储输入 input 的地址；参数二为 %esi，使用
(gdb) print （char *) 0x4025cf查看该地址的字符串，其值为 "%d %d" 表示读入两个整数；参数三为 %rdx=%rsp+0x8, 参数四为 %rcx=%rsp + %c，说明读入的两个整数分别存储于地址 %rsp+0x8 和 %rsp+0xc。%eax 表示读入的整数数量，如果不为 2 则跳转到调用 explode_bomb 函数的指令地址。
接下来，程序准备调用函数 func4：
1
2
3
4
5
6
70x40102e <+34>: cmpl $0xe,0x8(%rsp)
0x401033 <+39>: jbe 0x40103a <phase_4+46>
0x401035 <+41>: callq 0x40143a <explode_bomb>
0x40103a <+46>: mov $0xe,%edx
0x40103f <+51>: mov $0x0,%esi
0x401044 <+56>: mov 0x8(%rsp),%edi
0x401048 <+60>: callq 0x400fce <func4>0x40102e0x401035（13 行）：要求读入的第一个整数必须 ≤14。
0x40103a0x401044（46 行）：构造 func4 参数：第一个整数，0，14，即调用函数 func4(数一，0，14)。
处理函数 func4 的返回值：
1
20x40104d <+65>: test %eax,%eax
0x40104f <+67>: jne 0x401058 <phase_4+76>如果 func4() 返回值不等于 0，则跳转并调用 explode_bomb。
处理读入的第二个整数：
1
2
3
4
50x401051 <+69>: cmpl $0x0,0xc(%rsp)
0x401056 <+74>: je 0x40105d <phase_4+81>
0x401058 <+76>: callq 0x40143a <explode_bomb>
0x40105d <+81>: add $0x18,%rsp
0x401061 <+85>: retq如果数二等于 0，则跳转指令并结束；否则调用 explode_bomb。
调用
disassemble func4反汇编函数 func4：1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
220x400fce <+0>: sub $0x8,%rsp
0x400fd2 <+4>: mov %edx,%eax
0x400fd4 <+6>: sub %esi,%eax
0x400fd6 <+8>: mov %eax,%ecx
0x400fd8 <+10>: shr $0x1f,%ecx
0x400fdb <+13>: add %ecx,%eax
0x400fdd <+15>: sar %eax
0x400fdf <+17>: lea (%rax,%rsi,1),%ecx
0x400fe2 <+20>: cmp %edi,%ecx
0x400fe4 <+22>: jle 0x400ff2 <func4+36>
0x400fe6 <+24>: lea -0x1(%rcx),%edx
0x400fe9 <+27>: callq 0x400fce <func4>
0x400fee <+32>: add %eax,%eax
0x400ff0 <+34>: jmp 0x401007 <func4+57>
0x400ff2 <+36>: mov $0x0,%eax
0x400ff7 <+41>: cmp %edi,%ecx
0x400ff9 <+43>: jge 0x401007 <func4+57>
0x400ffb <+45>: lea 0x1(%rcx),%esi
0x400ffe <+48>: callq 0x400fce <func4>
0x401003 <+53>: lea 0x1(%rax,%rax,1),%eax
0x401007 <+57>: add $0x8,%rsp
0x40100b <+61>: retq在第 2 步中已知 func4 的三个参数为整数，因此这里将 func4 定义为
int func4(int a, int b, int c)，其中 %edi = a, %esi = b, %edx = c。0x400fd20x400fdf（28 行）：%eax = (c - b) / 2, %ecx = b + (c - b) / 2。记 m = b + (c - b) / 2，为区间 [b, c] 的中点。
0x400fe2~0x400fe4（9-10 行）：如果 %ecx <= %edi（即 m <= a），则跳转到 0x400ff2。
不跳转时，执行 0x400fe60x400ff0（1114 行）：调用并返回结果值 2 * func4(a, b, m - 1)。
发生跳转，执行 0x400ff20x400ff9（1517 行）：如果 %ecx >= %edi（即 m >= a），返回结果值 0，否咋调用并返回 2 * func(a, m + 1, c) + 1。
依据第 3 步的推论，func4(数 1, 0, 14) 的结果必须为 0，因此数一等于 7。
因此 7 0 为 bomb 的第 4 组运行参数。
phase_5
调用 disassemble phase_5 反汇编函数 phase_5
1 | 0x401062 <+0>: push %rbx |
A. 先阅读读入部分：
1 | 0x401062 <+0>: push %rbx |
寄存器 %rbx = %rdi = &input，记录输入字符串的地址。
调用函数 string_length 计算输入 %rdi = &input 的字符串长度，要求其长度为 6。
B. 上述代码跳转到 0x4010d2：
1 | 0x4010d2 <+112>: mov $0x0,%eax |
该段代码将 %eax 赋值为 0，并跳转到 0x40108b。
C. 0x40108b~0x4010ac 是一个循环，循环变量为 %rax=0~5，%rbx = &input。
1 | 0x40108b <+41>: movzbl (%rbx,%rax,1),%ecx |
上述代码取出 input 的字符，并将低 4 位赋值给 %edx，即 %edx = input[%rax] & 0xf。
1 | 0x401099 <+55>: movzbl 0x4024b0(%rdx),%edx |
上述代码从地址 0x4024b0 + %rdx 取值，并存储于栈 %rsp + %rax + 16 处。
使用 print (char *) 0x4024b0 查看该地址的值为
"maduiersnfotvbylSo you think you can stop the bomb with ctrl-c, do
you?" 。
该循环利用上述字符串构造了新的字符串，并存储于起始地址 %rsp + 16。
D. 第 3 步构造的字符串要与地址 0x40245e 的字符串相同。
1 | 0x4010ae <+76>: movb $0x0,0x16(%rsp) |
使用 print (char *) 0x40245e 查看字符串，其值为
“flyers”。
E. 构造字符串的第 i 个字符为 *(0x4024b0 + (input[i] & 0xf))，依据 "flyers" 可反向推导 input 的值为 0x9fe567。然而 input 是作为字符串读入的，因此值 0x9fe567 要构造成可打印字符的序列。本文将每个值或（or）上 0x60，构造出序列 "ionefg"。
“ionefg” 即为 bomb 的第 5 组运行参数。
phase_6
A. 数据读入使用 read_six_numbers：
1 | 0x401100 <+12>: mov %rsp,%r13 |
在 phase_2 已知 read_six_numbes 读取六个整数，依次存储于 %rsi, %rsi + 4, ..., %rsi + 20。
定义 int a[6]，其中 a = %rsi，则六个整数可表示为 a[0],
a[1], ..., a[5]。
B. 二重循环检测六个整数的大小关系，要求两两不同且每个数不能大于 6。
1 | 0x401114 <+32>: mov %r13,%rbp |
寄存器 %r13 为外层循环指针，依次指向 &a[0], &a[1], ..., &a[5]。
1 | 0x40110e <+26>: mov $0x0,%r12d |
寄存器 %r12 为外层循环下标，依次赋值为 0, 1, ..., 5。
1 | 0x401132 <+62>: mov %r12d,%ebx |
寄存器 %ebx 为内层循环下标。
1 | 0x401117 <+35>: mov 0x0(%r13),%eax # %eax = a[i] |
上述代码检查 a[i] - 1 <= 5 是否满足，不满足则调用 explode_bomb。
1 | 0x401135 <+65>: movslq %ebx,%rax |
%ebx 为内层循环下标，因此 %eax = a[j]。
%rsp = %r13 为外层循环指针，因此 cmp 指令比较 a[i], a[j]。
上述代码检测 a[i] != a[j]，不满足则调用 explode_bomb。
C. 更新 a[i] = 7 - a[i]。
1 | 0x401153 <+95>: lea 0x18(%rsp),%rsi # 循环上界 %rsp + 24 |
%rax 是指向数组 a 的指针，因此上述代码完成 a[i] = 7 - a[i]。
D. 构造 value 指针数组，第 i 个 value 指针指向 0x6032d0 + 16(a[i] - 1)。
1 | 0x40116f <+123>: mov $0x0,%esi # %esi 为偏移量 4i |
寄存器 %esi 为偏移量。
1 | 0x401176 <+130>: mov 0x8(%rdx),%rdx |
上述代码根据 %ecx = a[i] 值，使用 %rdx = *(%rdx + 8) 构造 value 指针，%rdx 初始地址为 0x6032d0。
利用 print *(int *) 0x6032d0
查询一系列地址的值，可得下表：
根据代码以及上述表格可得，%rdx = 0x6032d0 + 16 * (a[i] - 1)。
1
0x401188 <+148>: mov %rdx,0x20(%rsp,%rsi,2)
%rsi 为第 i 个元素的偏移量，值为 4i。
value 指针数组的起始地址为 %rsp + 32，第 i 个整数的 value 指针地址为 %rsp + 32 + 8i，存储值 %rdx = 0x6032d0 + 16 * (a[i] - 1)。
E. 构造六个元素的链表。 1
2
3
40x4011b0 <+188>: lea 0x28(%rsp),%rax
...
0x4011c4 <+208>: add $0x8,%rax
0x4011c8 <+212>: cmp %rsi,%rax
寄存器 %rax 是指向 value 指针数组的指针，从第 2 个元素开始。
1 | 0x4011ab <+183>: mov 0x20(%rsp),%rbx |
第 i 个元素的 next 指针地址为 (%rcx + 8)，而 %rcx = value[i]，因此 next 的地址等于 (value[i] + 8) = 0x6032d0 + 16 * (a[i] - 1) + 8，该地址存储 (%rax) 的值 = value[i + 1] = 0x6032d0 + 16 (a[i + 1] - 1)。
即该链表顺序链接，第 i 个元素的下一个元素为第 i + 1 个元素。
F. 遍历构造链表并比较相邻元素的大小。
1
2
3
40x4011da <+230>: mov $0x5,%ebp
...
0x4011f2 <+254>: sub $0x1,%ebp
0x4011f5 <+257>: jne 0x4011df <phase_6+235>
1
0x4011df <+235>: mov 0x8(%rbx),%rax
%rbx = value[i]，因此 %rax = *(value[i] + 8) = next + i。
1
0x4011e3 <+239>: mov (%rax),%eax
从 *(&next[i]) = value[i + 1] 的地址取值并存于 %eax，即 %eax = value[i + 1]。
1
2
30x4011e5 <+241>: cmp %eax,(%rbx)
0x4011e7 <+243>: jge 0x4011ee <phase_6+250>
0x4011e9 <+245>: callq 0x40143a <explode_bomb>
cmp 指令比较 value[i + 1] 和 value[i]。
当 value[i] < value[i + 1] 不发生跳转，从而顺序执行 explode_bomb。所以，链表的元素需要满足单调递减的性质。
查询第 4 步中的表可得，链表序列为 924 691 477 443 332 168，对应的 a[i] 序列为 3 4 5 6 1 2。注意第 3 步中用 7 - a[i] 更新了 a[i] 数组，因此原始的 a[i] 序列为 4 3 2 1 6 5。
"4 3 2 1 6 5" 为 bomb 的第 6 组运行参数。
答案
Border relations with Canada have never been better. 1 2 4 8 16 32 7 327 7 0 ionefg 4 3 2 1 6 5