如何在 CPU x86-64 寄存器中执行不同的命令？

如何解决如何在 CPU x86-64 寄存器中执行不同的命令？

多年前，一位老师曾在课堂上说过“通过 cpu 解析的所有内容也可以被利用”。

当时我对这个话题了解不多，但现在这句话一直在唠叨我和我 自己在互联网上缺乏正确的词汇来找到这个问题的答案，所以我恳请您帮助。

我们上过关于“cat”、“grep”和“less”的课程，她说在最坏的情况下，如果我们解析错误的内容，即使这些命令也会造成伤害。

我真的不明白她是什么意思。我知道 cpu 寄存器是如何工作的，我们还必须编写一个教育缓冲区溢出，所以我也看到了寄存器中的汇编代码。 我仍然没有得到以下内容：

1. 命令是如何在 cpu 中执行的？例如我使用'cat'，所以某个时候会有一个命令调用。但是我输入的数据是如何解析到 cpu 的呢？如果我'cat'一个包含'hello world'的.txt文件 - 我可以在cpu寄存器的某个地方找到十六进制的字符串吗？如果是：
2. cpu 如何知道该字符串不会被执行？
3. 你能想出任何可以利用上述命令的场景吗？ Afaik 只能通过它解析文本，这怎么可能被利用？我需要注意什么？

非常感谢！

解决方法

机器代码通过被 CPU 的取指令部分取来执行，在指令指针 RIP 所指向的地址处。 CPU 只能从内存中执行机器代码。

通用寄存器从数据加载/存储指令中加载数据，例如 mov eax,[rdi]。将数据保存在寄存器中与将其作为机器代码执行完全无关。请记住，RIP 是一个指针，而不是实际的机器代码字节。 （RIP 可以通过跳转指令设置，包括间接跳转将 GP 寄存器复制到其中，或者 ret 将堆栈弹出）。

学习一些汇编语言的基础知识会有所帮助，因为您似乎在那里遗漏了一些关键概念。 当整个前提似乎建立在对计算机如何工作的一些误解之上时，很难回答这个问题的安全部分。 （我认为，如果不写一本关于汇编语言的书，我就无法在这里轻松地弄清楚这一点。）我真正能做的就是向您指出 CPU 架构的内容，这些内容回答了指令如何执行的部分标题问题。 （不是来自寄存器）。

相关：

• How does a computer distinguish between Data and Instructions?

• How instructions are differentiated from data?

• Modern Microprocessors A 90-Minute Guide! 涵盖了简单管道的基本提取/解码/执行周期。现代 CPU 可能具有更复杂的内部结构，但从正确性/安全性 POV 来看是等效的。 （Spectre 和 Meltdown 等依赖推测执行的漏洞利用除外）。

• https://www.realworldtech.com/sandy-bridge/3/ 深入探讨了英特尔的 Sandybridge 微架构。那个涵盖指令获取的页面展示了在真实 CPU 中真正是如何工作的。 （AMD Zen 非常相似。）

---

你一直在使用“解析”这个词，但我认为你的意思是“通过”。您不会“解析内容”，但您可以“通过内容”。无论如何不，cat 通常不涉及复制或查看用户空间中的数据，除非您运行 cat -n 来添加行号。

有关使用 cat 和 read 系统调用的普通 write 的 x86-64 Linux asm 实现，请参阅 Race condition when piping through x86-64 assembly program。除了命令行参数之外，其中没有任何内容依赖于数据。被复制的数据永远不会加载到用户空间中的 CPU 寄存器中。

在内核内部，Linux 在 x86-64 上实现 copy_to_user 系统调用中的 read() 通常会使用 rep movsb 进行复制，而不是具有单独加载/存储的循环，因此即使在内核中，数据也从页面缓存、管道缓冲区或其他任何地方复制到用户空间，而实际上并不在寄存器中。 （write 将其复制到连接到的任何标准输出也是如此。）

其他命令，例如 less 和 grep，会将数据加载到寄存器中，但这不会直接带来将数据作为代码执行的任何风险。

,

彼得已经回答了大部分问题。不过我想补充几点。

1. 命令是如何在 CPU 中执行的？例如我使用'cat'，所以某个时候会有一个命令调用。但是我输入的数据是如何解析到 CPU 的呢？如果我“cat”一个包含“hello world”的 .txt 文件 - 我可以在 CPU 寄存器的某处找到该字符串吗？

cat 不是由 CPU cat.c 直接执行的。您可以查看源代码并深入了解。 . 实际发生的是，每条指令都被转换为汇编指令，并由 CPU 执行。这些指令不容易受到攻击，因为它们所做的只是移动一些数据并切换一些位。大部分漏洞是由于内存管理造成的，cat 过去一直存在漏洞Check this for more detail

2. CPU 如何知道该字符串不会被执行？

它没有。操作系统的工作是告诉什么该执行，什么不执行。

3. 你能想出任何可以利用上述命令的场景吗？ Afaik 只能通过它解析文本，这怎么可能被利用？我需要注意什么？

您必须注意如何将文本文件传递到内存。您甚至可以制作自己的解释器来执行 txt 文件，然后解释器会告诉 CPU 如何执行该指令。