X64汇编语言教程（白帽黑客系列课程）（七）
为什么要写这篇教程呢？
本文章仅提供学习，切勿将其用于不法手段！
因为想要成为一名白帽黑客，汇编语言是必须要掌握的！
无论是二进制漏洞挖掘，还是逆向工程！汇编语言，都是硬性基础之一！当然，你还需要学会C语言！为什么要学会C语言呢？IDA软件 会将 二进制代码 翻译成 汇编语言 和 C语言 ！
你不会汇编语言，不会C语言，想要进行逆向工程，以及更深层次的 二进制漏洞挖掘，是非常困难！如果你希望挖掘 二进制漏洞 ，你还要学会 代码审计 ！
你必须看得懂，汇编语言代码 和 C语言代码，这是硬性要求！
想要参加CTF竞赛，汇编语言 和 C语言 都是重要的底层基础知识。
接下来，让我们来讲一下，汇编语言编程的基础知识！
上面的图中，展示了汇编语言编程的大体流程！
在进行64位环境下的汇编语言编程时，我们要注意在调用函数时，保护好栈平衡！
什么是栈平衡呢？
栈平衡是指在函数运行时，编译器确保在函数结束之前，通过执行相同次数的pop指令来抵消函数内部执行的push指令，从而使栈恢复到执行该函数之前的状态。
在汇编语言中，栈平衡是确保程序正确执行的重要概念。当函数调用时，会将参数、返回地址等信息压入栈中，函数执行完毕后，需要将这些信息从栈中弹出，以恢复栈的原始状态。这个过程就是栈平衡。
栈平衡分为内平栈和外平栈两种方法。内平栈是在函数内部进行平衡操作，确保在函数返回之前栈已经平衡；而外平栈则是在函数外部，通过调用者来恢复堆栈状态。
在上图中，我们所使用的栈平衡方法，为 “ 内平栈 ” 和 “ 外平栈 ” 的结合！
在函数内部，需要维护好栈平衡！在函数外部，也需要维护好栈平衡！
因为在64位环境下，如果是WINDOWS系统，在MSVC编译器环境下，超出4个的函数参数，将被以栈方式进行函数参数传递！如果是Linux系统，在GCC编译器环境下，超出6个的函数参数，将被以栈方式进行函数参数传递！
如果函数使用栈方式进行了参数传递，那么在函数调用结束时，我们就应该把函数调用时传递参数所使用的栈空间去释放掉！这是非常有必要的！因为我们要维护“栈平衡”！
保持栈平衡对于程序的正确执行至关重要。如果栈不平衡，可能会导致返回地址错误，进而引发程序崩溃或不可预测的行为。因此，在编写汇编语言程序时，需要特别注意栈平衡的问题，确保每次函数调用都能正确地恢复栈的原始状态。
接下来，我们来讲一下，内存模型 和 运行模式 方面的相关知识 ！
是不是觉得跨度有些大了？！
其实这里，笔者更多希望的是，作为读者的您，能够通过自学能力去学习到更多的知识。
笔者不可能，把所有的知识点，都讲得非常细，都讲得非常多，那样，几乎任何一个知识点，都可以被写成一本厚厚的教科书。在这里，笔者会告诉你，你需要学习什么，需要去了解哪方面的知识，需要在编程去注意哪些事项，少踩哪些坑！
我们来接触下 物理内存 的相关知识
指令寻址 或 数据寻址 的 范围 ，取决于 CPU （中央处理器）的 地址总线 宽度 ！
64条地址线，对应着 64 个比特位 bit ！简称为 64位地址总线 ！
32位环境 的 可寻址范围，最大为 4GB ，也就是 4294967296 个字节！
16位环境 的 可寻址范围，就更小了，仅有 1MB（1048576个字节） ，这还要依赖于段寄存器发挥的辅助寻址作用（ 段基址 = 段寄存器的内容值 * 16 ）！否则 16位系统，只能寻址 64KB，也就是 1024 byte * 64 = 65536 字节 ！
64位环境 的 可寻址范围，最大为 140737488355328 个字节，也就是 16777216 TB ！
64位环境 的 可寻址范围，最大为 16777216 TB ，1TB = 1024 GB ；1GB = 1073741824 字节 ！
我们简单点理解，140737488355328 byte = 17179869184 GB = 16777216 TB ！
byte 是字节的意思，1字节等于8位，也就是8个比特位！比特位，也就是 bit ！
我们要注意，内存地址的下标，是以 0 开始的，而不是以 1 开始 ！
因此 最大地址偏移 为 最大内存寻址范围 - 1 ！
可寻址的内存范围大小，限制了软件程序的规模！
在 32位环境下，去运行几个虚拟机，是难以想象的！可寻址的内存范围，真的太小了！
64位环境，为我们的软件程序，提供了广阔的生存空间 ！
那么，读者朋友们，是不是觉得，64位环境下，计算机内存的使用空间非常之大呢？！
事实上，不要高兴的太早，这仅仅是理想情况！
基于x86-64架构的内存模型（PC机基本都是x86-64架构），仅支持最大8TB的内存地址空间！
即使是只有8TB的内存地址空间支持，其实已经非常不错了！
1 TB = 1024 GB ，8 TB = 8192 GB ，基本上已经足够满足现有软件体系的功能需求了！
CS、DS、ES、FS、GS、SS 这些寄存器，为什么会存在呢？
在计算机的远古时期，也就是 1980年左右的时间 ！
8088处理器，仅有 20条地址线，也就是说 8088处理器的地址总线宽度，仅有 20 ！
上面，我们说过，16位地址总线，可寻址的最大范围是 64KB（65536个字节）
那么，20位的地址总线，可寻址范围是多少？是2的20次方！也就是 1048576 个字节（1MB）！
在16位系统下，如果我们想要寻址1MB的内存地址空间，我们就必须要借助于 CS、DS、ES、FS、GS、SS 这些16位寄存器！这些寄存器，在16位系统环境中，被称为 段寄存器 ！或者说，叫做 段基址寄存器！
CS 是 代码段 基址寄存器，DS 是 数据段 基址寄存器，ES 、FS、GS 等被称为 附加段 基址寄存器 ！ SS 是 栈段 基址寄存器 ！
在16位系统中，想要寻址到1MB的内存地址，就必须采用 段基址寄存器的内容 * 16 ，再加上 16位偏移地址 的方式，去进行内存寻址 ！
段基址寄存器的值为什么要去乘以 16 呢？
65536 * 16 = 1048576 个字节，也就是 1MB ！
段基址寄存器 的内容值 乘以16 的 计算结果 的 低4位 ，全部为 0 ！
为什么 段基址寄存器 的内容值 乘以16 的 计算结果 的 低4位 ，全部是 0 呢？
我们知道，乘以 2 = 左移 1位 ！乘以 4 = 左移 2 位 ！乘以 8 = 左移 3 位 ！乘以 16 = 左移 4 位 ！
乘以 2 = 乘以2的1次方，乘以 4 = 乘以2的2次方，乘以 8 = 乘以2的3次方，乘以 16 = 乘以2的4次方！左移4位后， 右4位（或者说叫做 低4位）的 BIT 值 就 全部为 0 了 ！
懂了吗？高16位 搭配 低4位的完美组合，刚好构成了完整的段基址（20位的段基址）！
20位的段基址 + 16位的偏移地址 ，刚好可以寻址 1MB 的 内存地址空间 ！
段基址 的数值，一定是16的倍数 ！段基址 是 段基址寄存器 的内容值 乘以 16 后计算得出的！
话题回到 内存模型 和 运行模式 上来，x86-64架构 主要采用的是基于分页机制的内存模型。
以下是关于x86-64架构内存模型的详细解释：
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分页机制：
- x86-64架构的内存管理主要通过分页机制实现。
- 每个进程都有一个4级页表，页表项中包含物理地址、访问权限、缓存策略等信息。
- 这种分页机制使得内存空间可以灵活地管理和保护。
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地址空间：
- x86-64架构的内存模型基于8TB（或更大，取决于具体实现）的地址空间。
- 这意味着它可以支持最大8TB（或更大）的物理内存。
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内存访问：
- 在x86-64架构中，CPU可以直接访问内存，但访问外部设备（如硬盘、显卡等）则是通过内存间接进行的。
- CPU首先将数据从外部设备加载到内存中，然后再从内存中访问这些数据。
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兼容性：
- 虽然x86-64架构是基于64位的，但它仍然保留了与32位x86架构的兼容性。
- 这意味着32位的程序可以在64位的操作系统上运行，但可能需要进行一些兼容性转换（如WOW64模式）。
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其他特性：
- x86-64架构还支持虚拟内存，这进一步增强了内存管理的灵活性和安全性。
- 通过虚拟内存，系统可以为每个进程提供独立的地址空间，从而避免进程之间的内存冲突。
综上所述，x86-64架构的内存模型是基于分页机制的，它提供了灵活、高效且安全的内存管理方式，支持大容量的物理内存和虚拟内存，并保留了与32位架构的兼容性。
这里要重点强调一下 虚拟内存 ！
当进程切换时，也就是，上一个进程被暂停执行时，上一个进程的内存数据 会被临时转储到 硬盘空间 之上 ，当上一个进程被恢复执行时，被存储在硬盘之上的进程数据 又会被重新写回到物理内存空间之中 ！这样保证了，每一个进程开始执行时，即使向相同的物理内存写入数据，也不会覆盖其它进程的内存数据（此时，其它进程的内存数据，已经被临时存储到了硬盘之上）！
我们为什么要强调，x86-64架构呢？
PC机的CPU（中央处理器），基本上都是x86-64架构，它是具有较为广泛的通用性的！
主要应用于嵌入式设备和便携式设备上的ARM64架构，在本篇文章中，暂不做讲述，以后或许会讲一下 如何在 ARM64架构上进行汇编语言程序设计，但是我们需要认识到，ARM64架构下的汇编语言的指令语法等，对比 x86-64架构下的汇编语言的指令语法等，是具有非常大区别的！ ARM64架构，具备自己的CPU指令集合！
关于运行模式中的 实模式 、保护模式、虚拟8086模式 等，在下一章节中再做介绍。
（未完待续）
原文地址：https://blog.csdn.net/fearhacker/article/details/145109529
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