附录3-3： 指令集分析-ARM
一、ARM简介
ARM, Advanced RISC Machine, 是一个32位RISC处理器架构。ARM处理器广泛应用于嵌入式系统和物联网设备中，例如路由器，交换机，智能手机等。
ARM处理器支持7中运行模式，每种模式有自己的堆栈空间以及一组不同的寄存器子集。
用户模式（user）：正常程序执行模式；
快速中断模式（FIQ）：高优先级的中断产生会进入该种模式，用于高速通道传输；
外部中断模式（IRQ）：低优先级中断产生会进入该模式，用于普通的中断处理；
特权模式（Supervisor）：复位和软中断指令会进入该模式；
数据访问中止模式（Abort）：当存储异常时会进入该模式；
未定义指令中止模式（Undefined）：执行未定义指令会进入该模式；
系统模式（System）：用于运行特权级操作系统任务；
不过在Cortex系列中稍有不用，Cortex-A 和 Cortex-R 处理器有以上7中模式，而Cortex-M则只有两种模式，Thread 模式和 Handler 模式，Thread 模式没有特权，用于应用程序代码， Handler 模式有特权，用于异常处理程序（以下情况不适用于Cortex-M处理器）。
二、寄存器
ARM处理器有40个寄存器，32个通用寄存器，7个状态寄存器，一个PC寄存器，每一个模式对应有一种寄存器。
几个常用的寄存器： 1. R0-R3用户函数调用参数传递 2. R13，堆栈指针寄存器，也称为SP 3. R14，又称为LR，链接寄存器，用于保存函数调用时的返回地址 4. R15，又称为PC，程序计数器。在ARM状态下，位[1:0]为0，位[31:2]用于保存PC；在Thumb状态下,位[0]为0，位[31:1]用于保存PC。对于ARM指令集而言，PC总是指向当前指令的下两条指令的地址，即PC的值为当前指令的地址值加8个字节。
ARM寻址特点，如果汇编代码中使用 pc 间接寻址的话，实际得到的是 pc+偏移量+8 的地址中的内容，如：
那么 r0 寄存器的结果是：
三、指令分析
ARM架构下的栈溢出利用跟x86，mips等架构下的利用过程差不多，只需要找到合适的gadgets即可，而我们照样可以用ROPGadget来寻找我们的gadgets。接下来记录下怎么一步一步来寻找我们的gadgets。
3.1 ARM指令概述
arm指令和x86有点相似之处，相比mips指令读起来更加容易理解。 ROP经常用到的指令如下:
arm架构下的函数返回时用LDMFD指令加BX指令，首先用LDMFD指令pop保存的寄存器的值以及LR的值，然后跳转至LR。在ROP的时候很多情况下可以利用LDMFD指令来减少ROP时用到的gadgets。
3.2 一步一步寻找gadgets
我们ROP的最终目的是执行system(cmd)，cmd一般来说放到栈上，虽然针对未开地址随机化的情况，可以考虑放堆上，但还是会不稳定。所以绝大多数情况需要放到栈上面，这就需要找一个gadget来设置r0为一个栈地址，然后再寻找一个gadget跳到system即可。
ARM架构下的ROP有一个好处就是在函数返回时大多数情况会pop还原一些保存的寄存器的值，例如R4-R5，R4-R7等，这种情况可以利用函数本身的gadget来减少ROP的复杂程度。而如果函数返回时没有pop出lr以外的寄存器的话，这种情况就需要另外调整寻找gadgets的思路了。
第一种情况
首先利用ROPGadget将libc中可利用的gadget找出来：
ROPgadget --binary libc.so > gadgets
加入发生溢出的函数在返回时有以下指令操作：
这里我们可以控制R4-R11和LR寄存器。 首先寻找类似
的gadget，同时gadget也需要满足将栈地址赋值给一个通用寄存器。
我们就随便选取第六个gadget即可。
然后我们需要寻找一个类似mov r0, r2的gadget，但同时该gadget需要能控制程序流。 我们可以用如下命令寻找：
我们可以选取如下gadget：
然后这两个gadgets结合程序本身的LDMFD指令即可完成ROP。 这个时候payload为：
第二种情况
当函数返回时仅仅只有pop lr等操作时，这种情况下的ROP更加通用，跟MIPS架构下的ROP思路差不多。 这时我们只需要在上面的情况下找一个gadget来设置r5即可。满足条件的有很多，基很多函数返回时的最后两台指令都可以。
这个时候只需要在上述payload前面加上该gadget即可。
四、知识点图
来源： 海特实验室
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