Introduction to x64
Introdução ao x64
x64, também conhecido como x86-64, é uma arquitetura de processador de 64 bits predominantemente usada em computadores desktop e servidores. Originária da arquitetura x86 produzida pela Intel e posteriormente adotada pela AMD com o nome AMD64, é a arquitetura prevalente em computadores pessoais e servidores hoje.
Registradores
O x64 expande a arquitetura x86, apresentando 16 registradores de propósito geral rotulados como rax
, rbx
, rcx
, rdx
, rbp
, rsp
, rsi
, rdi
e r8
a r15
. Cada um desses pode armazenar um valor de 64 bits (8 bytes). Esses registradores também possuem sub-registradores de 32 bits, 16 bits e 8 bits para compatibilidade e tarefas específicas.
rax
- Tradicionalmente usado para valores de retorno de funções.rbx
- Frequentemente usado como um registrador base para operações de memória.rcx
- Comumente usado como contadores de loop.rdx
- Usado em vários papéis, incluindo operações aritméticas estendidas.rbp
- Ponteiro base para o quadro da pilha.rsp
- Ponteiro de pilha, mantendo o controle do topo da pilha.rsi
erdi
- Usados para índices de origem e destino em operações de string/memória.r8
ar15
- Registradores de propósito geral adicionais introduzidos no x64.
Convenção de Chamada
A convenção de chamada x64 varia entre sistemas operacionais. Por exemplo:
Windows: Os primeiros quatro parâmetros são passados nos registradores
rcx
,rdx
,r8
er9
. Parâmetros adicionais são empurrados para a pilha. O valor de retorno está emrax
.System V (comumente usado em sistemas semelhantes ao UNIX): Os primeiros seis parâmetros inteiros ou de ponteiro são passados nos registradores
rdi
,rsi
,rdx
,rcx
,r8
er9
. O valor de retorno também está emrax
.
Se a função tiver mais de seis entradas, o restante será passado na pilha. O RSP, o ponteiro de pilha, deve estar alinhado em 16 bytes, o que significa que o endereço para o qual ele aponta deve ser divisível por 16 antes de qualquer chamada acontecer. Isso significa que normalmente precisaríamos garantir que o RSP esteja devidamente alinhado em nosso shellcode antes de fazermos uma chamada de função. No entanto, na prática, as chamadas de sistema funcionam muitas vezes mesmo se esse requisito não for atendido.
Convenção de Chamada em Swift
Swift tem sua própria convenção de chamada que pode ser encontrada em https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#x86-64
Instruções Comuns
As instruções x64 possuem um conjunto rico, mantendo compatibilidade com instruções x86 anteriores e introduzindo novas.
mov
: Move um valor de um registrador ou local de memória para outro.Exemplo:
mov rax, rbx
— Move o valor derbx
pararax
.push
epop
: Empurra ou retira valores da pilha.Exemplo:
push rax
— Empurra o valor emrax
para a pilha.Exemplo:
pop rax
— Retira o valor do topo da pilha pararax
.add
esub
: Operações de adição e subtração.Exemplo:
add rax, rcx
— Adiciona os valores emrax
ercx
armazenando o resultado emrax
.mul
ediv
: Operações de multiplicação e divisão. Observação: essas têm comportamentos específicos em relação ao uso de operandos.call
eret
: Usados para chamar e retornar de funções.int
: Usado para acionar uma interrupção de software. Por exemplo,int 0x80
era usado para chamadas de sistema no Linux x86 de 32 bits.cmp
: Compara dois valores e define as flags da CPU com base no resultado.Exemplo:
cmp rax, rdx
— Compararax
comrdx
.je
,jne
,jl
,jge
, ...: Instruções de salto condicional que alteram o fluxo de controle com base nos resultados de umcmp
ou teste anterior.Exemplo: Após uma instrução
cmp rax, rdx
,je label
— Salta paralabel
serax
for igual ardx
.syscall
: Usado para chamadas de sistema em alguns sistemas x64 (como Unix modernos).sysenter
: Uma instrução de chamada de sistema otimizada em algumas plataformas.
Prólogo da Função
Empurrar o antigo ponteiro base:
push rbp
(salva o ponteiro base do chamador)Mover o ponteiro de pilha atual para o ponteiro base:
mov rbp, rsp
(configura o novo ponteiro base para a função atual)Alocar espaço na pilha para variáveis locais:
sub rsp, <tamanho>
(onde<tamanho>
é o número de bytes necessário)
Epílogo da Função
Mover o ponteiro base atual para o ponteiro de pilha:
mov rsp, rbp
(desalocar variáveis locais)Retirar o antigo ponteiro base da pilha:
pop rbp
(restaura o ponteiro base do chamador)Retornar:
ret
(retorna o controle ao chamador)
macOS
chamadas de sistema
Existem diferentes classes de chamadas de sistema, você pode encontrá-las aqui:
Em seguida, você pode encontrar cada número de chamada do sistema neste URL:
Portanto, para chamar a chamada de sistema open
(5) da classe Unix/BSD, você precisa adicionar: 0x2000000
Portanto, o número da chamada de sistema para chamar open seria 0x2000005
Shellcodes
Para compilar:
Para extrair os bytes:
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