20155212 2017-2018-1 《信息安全系统设计》第8周课下作业

题目1

1. 完成家庭作业4.47，4.48，4.49
2. 相应代码反汇编成X86-64汇编
3. 把上述X86-64汇编翻译成Y86汇编，并给出相应机器码
4. 发操作过程、测试、问题解决过程博客链接

4.47

A. 书写并测试一个C版本，用指针引用数组元素，而不是用数组索引。

• 用指针引用数组元素：

#include <stdio.h>
/*Bubble sorts:Pointer version*/
void bubble_p(long *data,int count){long i, last, t;for(last = count-1; last > 0; last--){ for(i = 0; i < last; i++){if(*(data+i+1)<*(data+i)){t = *(data+i+1);*(data+i+1) = *(data+i);*(data+i) = t;}}}
}void main(){int i;long data[5]={4, 1, 0, 2, 3};bubble_p(data, 5);for(i=0; i<5; i++){printf("%ld\t", *(data+i));}printf("\n");
}

• 运行结果
  

B. 书写并测试这个函数和测试代码组成的Y86-64程序。

• 使用gcc -E Bubble.c -Og -o Bubble1.i、gcc -S Bubble.c -Og -o Bubble1.s编译代码，这样生成符合原始C代码整体结构的机器代码的优化等级，便于理解。
• X86-64汇编代码

bubble_p:leal    -1(%rsi), %r9dmovslq  %r9d, %r9jmp .L2
.L4:leaq    8(%rdi,%rax,8), %rsimovq    (%rsi), %rcxleaq    (%rdi,%rax,8), %rdxmovq    (%rdx), %r8cmpq    %r8, %rcxjge .L3movq    %r8, (%rsi)movq    %rcx, (%rdx)
.L3:addq    $1, %raxjmp .L5
.L6:movl    $0, %eax
.L5:cmpq    %r9, %raxjl  .L4subq    $1, %r9
.L2:testq   %r9, %r9jg  .L6rep ret
.LC0:
main:pushq   %rbxsubq    $48, %rspmovq    %fs:40, %raxmovq    %rax, 40(%rsp)xorl    %eax, %eaxmovq    $4, (%rsp)movq    $1, 8(%rsp)movq    $0, 16(%rsp)movq    $2, 24(%rsp)movq    $3, 32(%rsp)movl    $5, %esimovq    %rsp, %rdicall    bubble_pmovl    $0, %ebxjmp .L8
.L9:movslq  %ebx, %raxmovq    (%rsp,%rax,8), %rdxmovl    $.LC0, %esimovl    $1, %edimovl    $0, %eaxcall    __printf_chkaddl    $1, %ebx
.L8:cmpl    $4, %ebxjle .L9movl    $10, %edicall    putcharmovq    40(%rsp), %raxxorq    %fs:40, %raxje  .L10call    __stack_chk_fail
.L10:addq    $48, %rsppopq    %rbxret

• Y86-64代码

.pos 0irmovq stack,%rspcall mainhalt
bubble_p:irmovq $1, %r8subq %r8, %rsirrmovq %rsi, %r9rrmovq %r9, %r9jmp .L2
.L4:addq %rax, %raxaddq %rax, %raxaddq %rax, %raxaddq %rdi, %raxirmovq $8, %r10addq %r10, %raxrrmovq %rax, %rsimrmovq (%rsi), %rcxrrmovq %rax, %r8addq %r8, %r8addq %r8, %r8addq %r8, %r8addq %rdi, %r8rrmovq %r8, %rdxmrmovq (%rdx), %r8rrmovq %rcx, %r10subq %r8, %r10jge .L3rmmovq %r8, (%rsi)rmmovq %rcx, (%rdx)
.L3:irmovq $1, %r8addq %r8, %raxjmp .L5
.L6:irmovq $0, %r8rrmovq %r8, %rax
.L5:rrmovq %rax, %r10subq    %r9, %r10
.L2:jg .L6ret
main:pushq %rbpirmovq $48, %r8rrmovq %r8, %rspxorq %rax, %raxirmovq $4, %r8rmmovq %r8, (%rbp)irmovq $1, %r8rmmovq %r8, 8(%rbp)irmovq $0, %r8rmmovq %r8, 16(%rbp)irmovq $2, %r8rmmovq %r8, 24(%rbp)irmovq $3, %r8rmmovq %r8, 32(%rbp)irmovq $5, %r8rrmovq %r8, %rsirrmovq %rsp, %rdicall bubble_pirmovq $0, %r9rrmovq %r9 ,%rbxjmp .L8
.L9:rrmovq %rbx, %raxrrmovq %rax, %r8addq %r8, %r8addq %r8, %r8addq %r8, %r8addq %rsp, %r8rrmovq %r8, %rdxirmovq $1, %r10rrmovq %r10, %rdiirmovq $0, %r8rrmovq %r8, %raxcall _printf_chkrrmovq %r10, %rbx
.L8:irmovq $4, %rbxjle .L9irmovq $10, %rdicall putcharmrmovq 40(%rsp), %raxje .L10call _stack_chk_fail
.L10:irmovq $48, %r8addq %r8, %rsppopq %rbxret.pos 0x200
stack:

• 主要修改内容
  • leaq：要与``movq```类区分开
  • movq：要根据源和目的的类型划分为不同的四种命令
  • addq类：必须是寄存器之间才能操作
  • cmpq：将第二操作数放到新寄存器，然后subq

4.48

• 不使用跳转，最多使用3次条件传送
  - 代码
  ```
  #include <stdio.h>
  /Bubble sorts:Pointer version/
  void bubble_p(long data,int count){
  long i, last, t;
  for(last = count-1; last > 0; last--){
  for(i = 0; i < last; i++){
  if((data+i+1)<(data+i)){
  t = (data+i)-(data+i+1);
  if(t>0){
  t = (data+i);
  (data+i) = (data+i+1);
  *(data+i+1) = t;
  }
  }
  }
  }
  }

  void main(){
  int i;
  long data[5]={4, 1, 0, 2, 3};
  bubble_p(data, 5);
  for(i=0; i<5; i++)
  {
  printf("%ld\t", *(data+i));
  }
  printf("\n");
  }
  ```

  • 分析：通过“t=(data+i)-(data+i+1)”来设置条件码，通过comvg条件传送指令实现if(t>0)中的三个赋值语句

4.48

• 不使用跳转，最多使用1次条件传送
  • 代码

  #include <stdio.h>
  #include <stack>
  using namespace std;/*Bubble sorts:Pointer version*/
  void bubble_p(long *data, int count) {long i, last, t;stack <long> S;for (last = count - 1; last > 0; last--) {for (i = 0; i < last; i++) {if (*(data + i + 1)<*(data + i)) {t = *(data + i) - *(data + i + 1);if (t>0) {S.push(*(data+i+1));*(data + i + 1) = *(data+i);*(data + i) = S.top();S.pop();}}}}
  }void main() {int i;long data[5] = { 4, 1, 0, 2, 3 };bubble_p(data, 5);for (i = 0; i<5; i++){printf("%ld\t", *(data + i));}printf("\n");
  }

  • 分析：使用栈。这里我调用了stack库。

    题目2

    把课上练习3的daytime服务器分别用多进程和多线程实现成并发服务器并测试

基于socket 使用教材的csapp.h, csapp.c

实现daytime(13)服务器（端口我们使用13+后三位学号）和客户端
服务器响应消息格式是
“
客户端IP：XXXX
服务器实现者学号：XXXXXXXX
当前时间： XX：XX：XX
”

提交一个客户端至少查询三次时间的截图测试截图
提交至少两个客户端查询时间的截图测试截图

• Daytime

  DAYTIME协议是基于TCP的应用，是一种有用的调试工具，它的作用是返回当前时间和日期，格式是字符串格式。

  • 基于TCP的daytime服务：daytime服务是基于TCP的应用，服务器在TCP端口13侦听，一旦有连接建立就返回ASCII形式的日期和时间，在传送完后关闭连接。接收到的数据被忽略。
  • 基于UDP的daytime服务：daytime服务也可以使用UDP协议，它的端口也是13，不过UDP是用数据报传送当前时间的。接收到的数据被忽略。
  • Daytime格式：Weekday, Month Day, Year Time-Zone
• 使用man -k time | grep 2查看系统调用
• 使用man 2 time查看time()
• 查看localtime()

• tm结构体
  c struct tm { int tm_sec; /* Seconds (0-60) */ int tm_min; /* Minutes (0-59) */ int tm_hour; /* Hours (0-23) */ int tm_mday; /* Day of the month (1-31) */ int tm_mon; /* Month (0-11) */ int tm_year; /* Year - 1900 */ int tm_wday; /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */ int tm_yday; /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */ int tm_isdst; /* Daylight saving time */ };

• 多线程结果
  

• 多进程结果