Clever Geek Handbook

Menghitung tanpa instruksi pada x86

Artikel ini membahas penggunaan yang tidak biasa dari fitur mode terlindungi arsitektur x86 - untuk melakukan komputasi tanpa menjalankan instruksi, yaitu, karena mekanisme internal prosesor: pengalihan tugas perangkat keras , manajemen memori yang cerdas , dan logika non-sepele untuk memanggil penangan interupsi . Seperti yang Anda ketahui , sistem apa pun dengan kompleksitas apa pun memiliki kelengkapan Turing , sehingga tidak mengherankan untuk menemukannya di tempat yang tidak terduga di x86 yang berevolusi secara alami. Saya mengundang di bawah pemotongan mereka yang tertarik pada penyimpangan tingkat rendah seperti itu.





"The Page-Fault Weird Machine: Lessons in Instruction-less Computation". , , Sergey Bratus, — . Gwern Barwen "Surprisingly Turing-Complete" , - . , , .





2013 , x86-64, long mode, . x86 .





, , , " ", . , : -, , , — ( QEMU, ). -, , . , , red pill, , . red pills , "", , , . red pill , , , "" . , , . , . : Neutrino(2016 .), Conficker(2008 .), Rebhip(2011 .), IRC : Phatbot(2008 .), Rbot, SDbot/Reptile, Mechbot, SpyBot ( ). -, . "" unikernel.





Pil merah adalah program deteksi lingkungan virtual. Pil biru - hypervisor berbahaya
Red pill — , . Blue pill —

"" , , - ? , x86.





IA-32 , . call gates , , . , , — , ; . x86-64 .





, ( , , ), — 32-bit Linux ( ) double fault, , . Double fault , - ; , . , , double fault , , , , Linux , double fault , kernel panic "" . double fault - , triple fault, .





x86 , task-state segment(TSS). , , . EIP



(instruction pointer) — , ESP



(stack pointer) — , CR3



— ( , page directory), EAX



ECX



, .





Konten TSS. Perhatikan lokasi CR3, EIP, EAX, ECX, EDX, ESP.
TSS. CR3, EIP, EAX, ECX, EDX, ESP.

, , . , , GDT(Global Descriptor Table) — IDT(Interrupt Descriptor Table) — . , , : memory segment descriptor — (, ), TSS descriptor — task-state segment, interrupt-gate descriptor — , , — far call. , — , — .





-

, , , -? , , page fault double fault, 4- . , , ( , x86 ) ESP



4. , ESP



, ? , 32 , double fault-.





. , , EIP



, , 0xFFFFFFFF



. page fault, . , page fault :





if (esp == 0) {
    goto double_fault_handler;
} else {
    esp -= 4;
    goto page_fault_handler;
}

- , … - . , "" . ( IDT GDT) TSS, CR3



, , , , (, TSS, ). IDTR GDTR ( TSS, ) IDT GDT, , "" ⇒ ⇒ ⇒ CR3



⇒ IDT GDT, . IDT TSS, .





Hubungan antara IDT, GDT dan TSS. TR (Task Register) berisi indeks deskriptor TSS saat ini di GDT.
IDT, GDT TSS. TR (Task Register) TSS GDT.

movdbz-

, "" :





  1. , "". IDT GDT, .





  2. TSS, , . , TSS EIP



    , ESP



    , CR3



    .





  3. "" TSS , ( ), ESP > 0



    , ESP



    4, ESP



    .





  4. CR3



    2 , ESP



    TSS, GDT (. Task Register) .





  5. 3 , , EIP



    , , page fault; double fault.





, : rsrc



— ESP



, TSS; rdest



— ESP



, TSS, GDT CR3



TSS. label_zero



— , double fault, label_nonzero



— page fault. ESP



, 4, , .





if (rsrc == 0) {
    rdest = rsrc;
    goto label_zero;
} else {
    rdest = rsrc - 1;
    goto label_nonzero;
}

— , movdbz



, move-branch-if-zero-or-decrement (-----). , subtract-and-branch-if-negative (-----), movdbz



( ), - . , , — - Brainfuck movdbz



-.





, movdbz



:





movdbz rdest, rsrc, label_nonzero, label_zero

( ), . movdbz



, x86. EIP



TSS.





real-mode A20 high memory, , . , Intel , , , . , ESP



( #SS



— stack-segment fault), . ESP



, 4 "" , 0 1023, 0 4095 ( 4 ). , , .





,





: 4 "destination TSS" ESP



, CR3



. , , ESP



, TSS, -- , . CR3



, , CR3



IDT



, , — "". TSS — , ; , movdbz



. "" TSS ECX



EDX



( TSS ). , TSS ESP



, CR3



TSS c rdest



, .





Busy bit





busy bit, TSS GDT , . , , 5 . , , . , , . , , , , , 8 10, .





: GDT , TSS! GDT 16 , 8 — , , TSS, EAX



ECX



. , TSS EAX



ECX



TSS ( , TSS) busy bit-. , TSS 4 busy bit TSS GDT . IDT GDT — , 8 16 .





, " "? -, , , — red pill, . -, x86, . -, , , , " " , . — " ", "" , . , , .





( ):











More articles:


All Articles