Linux内核汇编源码模块识别及模块间关系分析

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操作系统自主可控是国家突破“卡脖子”计算机核心技术难题的关键举措。作为当前主流操作系统之一的Linux系统由于其开源性特征,在我国操作系统自主可控方面具有广泛的研究价值和应用前景。不过,Linux存在缺乏设计文档及系统难以了解、再开发和维护的问题,因而Linux源码分析及逆向工程是其基础前提。汇编代码是Linux内核源码重要组成部分,但相比于对C语言源码的分析,汇编源码的分析研究及工具要薄弱许多。因此,本文开展的Linux内核汇编源码模块识别及模块间关系分析的研究,具有重要的现实意义和应用价值。论文对Linux内核源码所涉X86、Ia64、Mips、Arm、Arm64等多种计算机体系结构及汇编语言进行了深入分析,并详细讨论了每种汇编语言中的标号、伪指令、跳转指令、调用指令、函数定义、汇编模块定义及汇编模块间关系,整理和总结出每种体系结构下汇编模块定义的类型、基本框架以及汇编模块间的主要关系,即包含和调用关系,同时还对Linux内核源码分析的层次架构即从目录到文件再到模块及模块间关系进行了探讨。在此基础上,提出了Linux内核汇编源码的分析方法,设计并实现了Linux内核汇编源码的模块识别及模块间关系分析算法,基于Qt开发环境,采用C++编程语言构建完成了相应的Linux内核汇编源码分析可视化工具原型系统。测试结果表明,分析方法和原型可以正确实现Linux系统相应汇编模块及汇编模块间的识别。此外,该原型系统不仅适用于Windows系统环境,经重新编译后也适用于Linux系统环境。概括而言,论文的主要研究工作如下:(1)基于Linux内核支持的24种体系结构,分析各种体系结构的指令集及汇编语言的语法,进行整理和分类。针对不同的汇编语言,分别设计对应的汇编模块识别算法及汇编模块间包含、调用关系分析算法,从而支持相应体系结构汇编源码文件的分析。(2)基于Qt开发环境,设计并实现了Linux内核汇编源码自动化分析原型工具,其能够自动识别所有体系结构下所有汇编源码文件中的汇编模块,提取相关模块间的包含与调用关系,可视化展示相关分析结果。通过功能测试和性能测试,验证了论文分析算法和原型工具的可用性及有效性。该原型工具可以跨平台使用。
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