改好DEBUG七处缺点的comexe实现报告
首先声明,本文所指DEBUG,系DOS 6.22,win 98及2k三者DEBUG.EXE. (1) DEBUG命令T及P的2处缺点 跟踪命令T,建立在8086标志寄存器第8位(自陷位)置1后,处理器执行完一条 被跟踪指令,就进单步中断1的基础上(进入时,被调试进程栈顶3个字,被无辜破坏). DEBUG预先接管中断1,在那里,对被跟踪指令的执行完现场,先保存,后显示. 于是,DEBUG用以下5步,让欲跟踪的指令,在自陷位持有1的处理器环境下,间接执行: (1.1) or 标志寄存器,100h (1.2) push 标志寄存器 (1.3) push 欲跟踪的指令CS (1.4) push 欲跟踪的指令IP (1.5) iret 欲跟踪的指令是int 21h等中断指令时,遇到1个问题: 处理器执行此int指令时,先压标志寄存器F(自陷位已被DEBUG置为1)入栈, 然后清标志寄存器的自陷位及中断位,接着压int下条指令y的CS,IP入栈, 最后,查找位于0:0的中断矢量表,执行此中断号对应的中断入口指令x (21h中断的入口IP,CS,在0:84h,0:86h字).而此时的自陷位刚被清为0, 于是,就不能跟踪x这条指令. 再次进入中断1的时刻,只能是此int例程通过iret指令返回到用户态时, 处理器从栈中弹出y的ip,cs及标志寄存器F,间接执行完y的那个时刻. 命令T能跟进int例程内部,靠以下模拟int进入过程的5步: (1.6) 压标志寄存器F入用户态堆栈. (1.7) 压y的CS,IP入用户态堆栈. (1.8) 清标志寄存器F的中断位. (1.9) 改欲跟踪的指令为x. (1.10) 用(1.1)开始的5步,间接执行x.注意,在依此弹出x的IP,CS后,弹出的标志 寄存器F,其中断位已被(1.8)清除,从而与int指令实际执行后的环境相同, x在中断位关闭的氛围中执行. 置断点命令G,建立在一执行机器码为0cch的INT 3指令,就进断点中断3的 基础上.DEBUG预先接管中断3,然后用0cch替换断点首字节,运行被调试进程,如果 运行路径遇到此断点,就会进中断3.在那里,命令G对被调试进程进入int 3之前的 现场,先保存,后显示,再恢复断点首字节. 继续命令P,能执行int指令而不跟进去,靠的是对int的下条指令y置断点. 这样,就把整个int例程视为1条指令,使int的下条指令y,停于中断3. 命令T及P有2处缺点: (1.11) 它们的步数从1到ffff,对想无限次运行,直至被调试进程自身终止的用户, 这是缺点1. (1.12) 遇int或call指令,T进入而P不进入,对想跟踪自编的proc,而不想跟踪 int例程的用户,要不断用T与P,手工解决进入问题,T与P自动运行多步 的功能,只得弃用,这是缺点2. (2) DEBUG对INTO执行命令P的1处缺点 F第11位(溢出位)为1时,执行机器码为0ceh的INTO,将进入int 4.例如, mov al,7fh inc al ;al变为80h,置1溢出位 into ,不想进入中断4内部,执行P命令时,DEBUG却与命令T相同,进了内部,这是缺点3. (3) DEBUG不认首字被5a4d标识,后缀改为他名的exe文件的1处缺点 exe文件,以头两个字节为4d(M),5a(Z)做标识,不管后缀名.本文所用的4b01装入功能, 就按此规则,解决exe文件的重定位. 但DEBUG却依后缀名解决重定位,这是缺点4. 刚进DEBUG的bx:cx值,体现装入文件长度,对exe文件,此值,少去exe头占用的200h. (4) DEBUG与用户交互时的3处缺点 (4.1) 用户想输出DEBUG的运行结果到foo.1时,只能发:DEBUG foo.com>foo.1 但运行提示及用户的键盘echo,也被重定向,不可见,这是缺点5. (4.2) 改标志寄存器的标志位时,需知各标志的两字母简名,如溢出位为1/0, 简名为OV/NV,对不知简名,而想改标志的用户,这是缺点6. (4.3) 被调试进程用功能4ch/31h,使al带errorlevel值5a,正常/驻留终止时, DEBUG显出Program terminated normally信息,但不反映errorlevel及终止类型 字节,用户这时只得手工汇编mov ah,4d,int 21,从al,ah取两值,这是缺点7. (5) comexe改好这七处缺点的做法: (5.1) 仿命令T及P运行时,comexe将用'val[0001~fffe,ffff]',询问步数, 回答ffff时,comexe将无限次运行,直至被调试进程自身终止,这改好缺点1. (5.2) 遇操作码为0cdh的int,或0cch,或0ceh且F溢出位为1,comexe将用 'proceed,n(ever enter int):',问是否进入中断内部,答p,本次不进入, 答n,从此不进入,答其他,将进入;call指令,comexe都进入,这改好缺点2,3. (5.3) comexe调用4b01功能,装入被调试进程,依返回的sp初值,决定是否exe文件, 这改好缺点4. (5.4) comexe先保存输出句柄1到oldstd1,对提示及用户的键盘echo, 让stderr代替句柄1,从而可见;对运行结果,让oldstd1代替句柄1,输出 能到屏幕或文件,这改好缺点5. (5.5) comexe能读,写任意段:位移上的字,被调试进程AX,BX,CX,DX,SP,BP,SI,DI, DS,ES,SS,CS,IP,F这14个字,从低存到高,AX的段:位移,被AX(seg:off=0526:0190) 指明,F有效位C等,被F(????ODITSZ?A?P?C)指明,这改好缺点6. (5.6) comexe仿DEBUG,能捕获被调试进程5类终止,并改好缺点7: 装入映象后,comexe使被调试进程psp偏移0ah处的终止IP及CS,指向comexe的i22, 被调试进程用int 20h,或int 21h的功能0,或功能4ch正常终止,或用int 27h, int 21h的功能31h驻留终止,DOS都将终止IP及CS写入中断22h,然后执行int 22h, 于是,comexe在i22,可感知这些终止,并用4d功能,取终止信息,显出 exit_type/errlev=00/5a. (7) comexe仿DEBUG,能捕获被调试进程CTRL-BREAK,CTRL-C中断的做法: 按ctl-break/ctl-c键时,键盘电路中断CPU,键盘中断服务程序,会将40:71字节 第7位,置为1/0,并在屏幕光标处,显示^C,最后,调用中断23h. comexe让中断23h指向i23,被调试进程被ctl中断,而进入i23时,sp指向键盘中断 服务程序调用中断23h那条指令后面的ip,加6后,指向被调试程序中,能检ctl 中断的int指令后面的ip,如int后面的cmp: mov ah,1 ;读键盘 int 21h cmp al,'q' comexe对这两键,分显为^b/^c.而DEBUG,不分显. (8) comexe仿DEBUG能求指令操作码的助记符的做法: 占1到6个字节的8086的指令,分3部分:操作码字节[寻址方式字节][位移或数据字节]. 第2部分的出现被第1部分决定.第3部分的出现被第1,2部分决定. 8086有6种操作数寻址方式: (8.1) 寄存器对寄存器,如mov cx,bx,把bx的内容送入cx. (8.2) 立即数寻址,如mov cx,10,把10送入cx(10值,随.RADIX变,写.RADIX 4,cx为4) (8.3) 直接存储器寻址,如mov cx,wd1,把写为wd1 dw 0的wd1字内容,送入cx. (8.4) 寄存器(bx,bp,si,di)间接寻址,如mov cx,[bx],把bx的内容,作为有效地址EA, 将EA处的字,送入cx. (8.5) 寄存器+位移disp的间接寻址,如mov cx,[bx]+1234h,把bx的内容加上1234h, 作为EA,将EA处的字,送入cx. (8.6) 基址寄存器(bx,bp)+变址寄存器(si,di)+位移的间接寻址,如mov cx, [bx]+[si]+13h,把bx的内容,si的内容,13h,三者相加,作为EA,将EA处的字,送入cx. 有时,操作码字节的第0位w,用1/0,指明字/字节操作. 有时,操作码字节的第1位vds,在移位指令中,用1/0,指明cl次/1次移动;在含运算 结果的指令中,用1/0,指明结果存于reg域/有效地址EA;在含立即数加减的指令 中,用1指明加减字时(w为1),寻址方式字节的下个字节,将依符号位,展成1个运算字. 寻址方式字节,从高到低,含mod域(2位),reg域(3位),r/m域(3位). mod域解释disp的形成: mod为0,则disp为0,即无位移低字节及位移高字节.(r/m域为6时,EA仅被位移低字节, 及位移高字节构成) mod为1,则disp为位移低字节,及此字节的符号扩展字节,无位移高字节. mod为2,则disp为位移低字节,及位移高字节. mod为3,则r/m域是寄存器域. reg域依w的1/0,索引ax,cx,dx,bx,sp,bp,si,di及al,cl,dl,bl,ah,ch,dh,bh r/m域解释16位有效地址(EA)的组成: r/m=0,EA=[BX]+[SI]+disp r/m=1,EA=[BX]+[DI]+disp r/m=2,EA=[BP]+[SI]+disp r/m=3,EA=[BP]+[DI]+disp r/m=4,EA=[SI]+disp r/m=5,EA=[DI]+disp r/m=6,EA=[BP]+disp(mod域为0时,EA仅被位移低字节,及位移高字节构成) r/m=7,EA=[BX]+disp (8.7) 举10个例子,解释反汇编思想: (8.7.1) 字节操作,运算结果存于EA: 机器码00c1,反出add cl,al,mod为3,reg为0,索引到al,结果存于1值r/m索引到的cl (8.7.2) 字操作,运算结果存于reg: 机器码03ad3412,反出add bp,[di]+1234h,mod为2,reg为5,索引到bp,r/m为5, EA就是[DI]+disp,先低后高存储的disp为1234h (8.7.3) mod为0,使位移为0: 机器码f630(div的reg,恒为6),反出div byte ptr [bx]+[si]+0,这时,r/m为0, EA就是[BX]+[SI]+disp (8.7.4) mod为0,r/m为6,使EA仅被16位disp构成: 机器码f6363412,反出div byte ptr [1234h] (8.7.5) mod为1,使disp为位移低字节,及此字节的符号扩展字节: 机器码8042fd80,反出add byte ptr [bx]+[di]-3,80h,这时,disp为fd的16位符号 扩展字fffd,即-3,r/m为1,EA就是[BX]+[DI]+disp,加数为80h (8.7.6) mod为2,使disp为位移高字节,及位移低字节: 机器码c78257136824,反出mov word ptr 1357h[bp+si],2468h,这时,mov的reg规定 为0,r/m为2,EA就是[BP]+[SI]+disp (8.7.7) vds为1,w为1: 机器码83c3fc,反出add bx,-4,这时,add的reg规定为0,r/m为3,索引到bx,fc符号 扩展成运算字fffc,即-4 (8.7.8) vds为0,w为1: 机器码81c3fcff,反出add bx,-4,未用符号扩展优点,字-4存为fcff (8.7.9) 偏移108h处,相等则跳到10fh的指令: 机器码7405,反出jz 10f,74不分域,下一条指令地址10ah,加上补码形式的位移 字节5,就是目的地址10fh.若想转101h,位移字节为f7,对应-9. (8.7.10) 指定段前缀: 机器码26a03412,反出mov al,es:[1234h],段前缀26,2e,36,3e,对应es,cs,ss,ds. 隐含段前缀时的寻址方法: [ip],[sp],[bx],[bp],[si],用cs,ss,ds,ss,ds [di]不含串时,用ds,如mov [di],al,否则用es,如stosb 基址+变址的段前缀,依基址. DEBUG靠4个表:mnemo,mnemo_idx,x4857_idx,x4857,求指令操作码的助记符. (8.8) mnemo是指令助记符表,各助记符被空格隔开,如"CLD CLI". (8.9) mnemo_idx被操作码索引,对应的字值为助记符对mnemo的偏移,例如,cli的 机器码是fa,mnemo_idx的第fa个字,值为48h,此为CLI串对mnemo的偏移.mnemo_idx 的字值为0ffffh时,要用操作码索引x4857_idx: (8.9.1) x4857_idx的对应字节值不为0ffh时,是对x4857的偏移off,这时,要用寻址 方式字节的reg域,索引x4857的始于字节偏移off的8个字,这组字中被索引的字值, 为助记符对mnemo的偏移. 例如,dec ah,机器码是fecc,mnemo_idx的第fe个字,值为0ffffh,找x4857_idx的 第fe个字节,值为30h,再用寻址方式字节cc的reg值1,索引x4857的偏移30h字节 开始的8个字,找这组字中的第1个字,值为6ch,此为"DEC"对mnemo的偏移. (9) comexe的跨段检查功能 DEBUG.EXE等,常用retf等指令,同时改IP,CS,comexe的t,遇CS改值, 用0033 gap seg,n(o check):,指明老CS的偏移33处的指令执行后, 使CS改值,并问还查跨段否,答n表示不查. DEBUG依4表求助记符,是靠comexe,调试2k的DEBUG.EXE,对t,答ffff,对proceed, 答n,过了33,103,1aa,104跨段,遇显出'-'的28fc,读u等命令的478,显助记符 的292c,然后用DEBUG调试此EXE,得mnemo始于40ba,mnemo_idx始于3cba, 化简后,得x4857_idx,32个在4857的字,减40ba,得x4857. 想从文件输入的用户,对进中断及跨段,可写两个n,不管谁先到,再预写其他 命令,可使comexe自动运行,如用pctools写不含LF的29字节二进制文件foo.0: 0100 64 65 62 75 67 2E 65 78-65 0D 66 2E 65 78 65 0D debug.exe.f.exe. 0110 74 66 66 66 66 0D 6E 6E-75 0D 71 0D 71 tffff.nnu.q.q 其中,f.exe是debug.exe的参数,由 code segment assume es:code,cs:code,ss:code,ds:code @ proc far push ds xor ax,ax push ax ret @ endp code ends end @ 生成.执行comexe
