PC Assembly Language 學習筆記(3) - Creating a Program

前言

其實，直接以 assembly 開發所有程式是很不容易的，應該也很少人會這麼做；不過，了解 assembly 還是有好處的，像是：

1. 一般寫的 assembly code 會比由 compiler 所產生的更小更快
2. assembly 可以直接存取硬體，一般來說這是高階語言不允許的
3. 學習如何寫 assembly 有助於更深入了解電腦是如何運作的
4. 學習如何寫 assembly 可以更了解 compiler 與高階語言是如何運作的

第一支 NASM 程式

之後的程式，將會以 C 語言為起點，中間進入 assembly code，最後再回到 C 以結束程式。

這樣做的好處有以下兩點：

1. 讓 C 確保程式可以正確的在 protected mode 中運作，所有的 segment 與對應的 segment register 都交由 C 負責初始化，寫 assembly code 時完全不用擔心這個部分。
   
2. 可以在 assembly code 中使用 C standard library
   

首先，先說明所使用的 C 程式，程式如下：

int main() {
    int ret_status;
    ret_status = asm_main();
 
    return ret_status;
}

再來是 assembly code：

;檔案: first.asm
;描述：第一支 NASM 程式
;目的：詢問兩個整數，並印出兩個整數之和
;
;建立執行檔的語法如下:(in Ubuntu Linux)
; nasm -f elf first.asm
; gcc -o first first.o driver.c asm_io.o
 
%include "asm_io.inc"
 
;初始化資料置於 .data segment
segment .data
; 這些 label 指向儲存顯示用字串的記憶體位址
prompt1 db  "Enter a number : ", 0  ;記得要加 null terminator(\0)
prompt2 db  "Enter another number : ", 0
outmsg1 db  "You entered ", 0
outmsg2 db  " and ", 0
outmsg3 db  ", the sum of these is ", 0
 
;未初始化的資料置於 .bss(block started by symbol) segment
segment .bss
;這些 label 指向儲存輸入的 double words 記憶體位址
input1  resd    1   ;指定一個未初始化的 double word 空間
input2  resd    1
 
;程式碼置於 .text segment
segment .text
    global asm_main
asm_main:
    enter 0, 0  ;程式開始
    pusha
 
    mov     eax, prompt1    ;將 Label "prompt1" 的 memory address 置於 EAX register 中
    call    print_string    ;作者提供的 library，可印出 EAX register 所指向的字串
 
    call    read_int        ;作者提供的 library，可讀取使用者輸入的 integer，並存到 EAX register 中
    mov     [input1], eax   ;將 EAX register 中的 interger 存入 Label "input1"
 
    mov     eax, prompt2    ;輸出 prompt2 字串
    call    print_string
 
    call    read_int        ;讀取使用者輸入的 interger 並置於 Label "input2"
    mov     [input2], eax
 
    mov     eax, [input1]   ;將輸入的兩個 integer 相加，並將結果置於 EBX register 中
    add     eax, [input2]
    mov     ebx, eax
 
    dump_regs   1               ;將 register 的內容印出
    dump_mem    2, outmsg1, 1   ;將 memory 的內容印出
 
 
    mov     eax, outmsg1    ;輸出 outmsg1 (string)
    call    print_string
    mov     eax, [input1]   ;輸出 input1 (integer)
    call    print_int
    mov     eax, outmsg2    ;輸出 outmsg2 (string)
    call    print_string
    mov     eax, [input2]   ;輸出 input2 (integer)
    call    print_int
    mov     eax, outmsg3    ;輸出 outmsg3 (string)
    call    print_string
    mov     eax, ebx        ;輸出加總後的結果 (integer)
    call    print_int
    call    print_nl        ;輸出 new line
 
    popa
    mov     eax, 0  ; 回到 C 程式
    leave
    ret

在開發程式中，有幾點是必須注意的：

1. 預先初始化的資料要擺在 .data segment 中 (預先定義好的字串)
   
2. 未初始化的資料要擺在 .bss(block started by symbol) segment 中 (儲存使用者輸入的變數)
3. 程式碼的部分則則是擺在 .text segment 中
4. 若是在 DOS/Windows 的環境下，asm_main 的前方必須加上底線(_)變成 _asm_main，稱為 C calling convention (但在 Linux 的環境下則不用)
   
5. 程式中指定了 asm_main 為 global，表示同一個模組中的程式碼都可以存取 asm_main (在 asm_io 模組中定義的 print_int 也是 global，因此才可以在程式中使用)
   

編譯與執行

程式開發完成後，當然要進行編譯與執行了，有以下步驟要分別進行：

1. 組譯 assembly code
   

   # 使用 ELF(Executable and Linkable Format) 格式 (GNU C Compiler)
   # 若使用 DJGPP，則格式要改為 COFF(Common Object File Format)
   # 若使用 Borland compiler，則格式為 OBJ
   shell> nasm -f elf first.asm
   
   # 若是使用 -l 參數可以產生 listing file，檔案中描述程式碼是如何被組譯的
   shell> nasm -f elf -l first.list first.asm
   

2. 編譯 C code
   

   # 僅編譯，不進行 link
   shell> gcc -c driver.c
   

3. link 所有 object file
   

   # first 為執行檔名稱
   shell> gcc -o first driver.o first.o asm_io.o
   
   # 或是省略第二個步驟，直接進行 compile 與 link
   shell> gcc -o first driver.c first.o asm_io.o
   

Big & Little Endian Representation

不同的 CPU 中，資料表示的方法是有差別的，以 double word 大小(4 bytes)儲存十進位 20 為例，兩種表示法如下：

• Big Endian (最大的 byte 擺在最前面)：00 00 00 14
  
• Little Endian (最小的 byte 擺在最前面)：14 00 00 00
  

使用 big endian 大多為 RISC 的處理器，或是 Motorola 的處理器；而一般我們電腦用的 Intel-based CPU，則是使用 little endian；因此這是必須要注意的。

而這個部分，大概只有以下情況需要注意：

1. 在不同的電腦中傳遞二進位資料時(可能透過檔案或是網路)
2. 當二進位資料以 multi-byte 形式寫入記憶體，並進行單一 byte 讀取的時候，反之亦然
   

PC Assembly Language 學習筆記(2) - Assembly Language

Machine Language

每種 CPU 僅懂得自己的 machine language，而在 machine language 中的指令相當艱澀難懂不容易閱讀，每個指令都有屬於自己的唯一識別碼，稱為 operation code(或是 opcode)，通常位於指令的開頭。

而要讓 CPU 執行工作，必須給他 machine language 才可；然而，直接撰寫 machine code 幾乎是不可能的事情，因此，我們需要可以將 assembly 轉為 machine code 的工具 - assembler。


Assembly Language

assembly 程式是以純文字的方式進行儲存的，其中類似的語法如下：

add eax, ebx

由程式中可以看得出來該行指令所要進行的動作，而將其轉譯成 machine code 的工作，則交給 assembler 來做即可。

而在其他的程式語言中，扮演此種角色(將程式轉為 machine code)的，稱為 compiler，然而 compiler 的複雜度遠遠高過 assembler，原因是因為 assembly code 與 machine code 的關係是一行對一行的，而一般程式語言中的一行就常常產生多行相對應的 machine code。

另外與其他程式語言不同的地方是，每種 CPU 不但有自己的 machine language，也有自己的 assembly language，因此若要將 assembly code 進行 porting，難度會比一般的程式語言高上許多。


Instruction operands (指令運算元)

一般 machine code 的指令中都會包含多個或多種的 operand(運算元)，而 operand 大概可以分為以下幾類：

1. register
   指向儲存於 CPU register 中的植。
   
   
2. memory
   指向儲存於 memory 中的資料，而 memory address 有可能是直接寫於指令中，或是由 register 的值所組成。
   
   
3. immediate
   列於指令中的固定值，儲存於指令本身(在 code segment 中)，而非在 data segment 中。
   
   
4. implied
   此種 operand 不會明確的顯示。例如：將某個 register 中的值加 1。
   

Basic instruction (基本指令)

在程式開發中，最常用到的應該是 mov 指令了，其作用在於進行資料的搬移，語法如下：

mov dest, src

其中 src 中的資料會被複製到 dest 中，而 mov 的使用必須符合以下規則：

1. 不論是那個 operand(dest 或 src)，都不能是 memory address
2. 兩個 operand 都必須相同大小 (表示 AX 中的值不能 mov 到 BL 中)
   

以下用一些範例來說明：

mov eax, 3  ;設定 EAX register 的值為 3
mov bx, ax  ;將 AX register 的值複製到 BX register
 
add eax, 4  ; eax = eax + 4
add al, ah  ; al = al + ah
 
sub bx, 10      ; bx = bx - 10
sub ebx, edi    ; ebx = ebx - edi
 
inc ecx     ; ecx++
dec dl      ; dl--

Directive

Directive 則是人自己手動加入的，而不屬於 CPU 的指令，作用有兩種：

1. 指示 assembler 要作某些事情
2. 告知 assembler 某些訊息

而這個部分，並不會被 assembler 轉為 machine code，一般常見的 directive 用法大概有幾種：

1. 定義常數(constant)
2. 定義儲存資料的記憶體位置
3. 將多段記憶體空間組合為 segment
4. 視情況 include 外部的 source code
5. include 其他檔案

以下介紹幾種 directive：

The equ directive

用來定義 symbol (有名稱的常數，可用於程式中)，而 symbol 定義好之後，其值不可再度變更，語法如下：

symbol equ value

The %define directive

此與 C 語言中的 #define 是很像的，大多用來定義 macro 之用，以下用個簡單範例說明：

%define SIZE 100    ; 定義 macro SIZE 為 100
mov eax, SIZE       ; 將 100 存於 EAX register 中

%define 是用來定義 macro 的，與 symbol 不同的是，macro 的值可以變更，且使用上不僅限於存單一值而已，還可以作較為複雜的運算。

Data directives

用於 data segment 中，來保留記憶體空間。使用方式有兩種：

1. 使用 RESX directive，不給予初始值
2. 使用 DX directive，給予初始值

其中 X 的部分代表所要保留的記憶體空間大小，分別有 B(byte)、W(word)、D(double word)、Q(quad word)、T(ten byte) .... 等等，而每個記憶體空間都會用一個 label 名稱作為標記以方便使用，以下用簡單範例來說明：

L1  db      0       ; 標記為 L1，大小為 1 byte，初始值：0
L2  dw      1000    ; 標記為 L2，大小為 1 word(2 bytes)，初始值：1000
L3  db      110101b ; 標記為 L3，大小為 1 byte，初始值：110101(2進位，10進位為 53)
L4  db      12h     ; 標記為 L4，大小為 1 byte，初始值：12(16進位，10進位為 18)
L5  db      17o     ; 標記為 L5，大小為 1 byte，初始值：17(8進位，10進位為 15)
L6  dd      1A92h   ; 標記為 L6，大小為 1 double word(4 bytes)，初始值：1A92(16進位)
L7  resb    1       ; 標記為 L7，大小為 1 byte，未初始化
L8  db      "A"     ; 標記為 L8，大小為 1 byte，初始值：A(10進位為 65)

以上定義的 7 個記憶體空間，將會是連續的記憶體空間。

連續的記憶體空間還可以用以下方法配置：

L9  db  0, 1 , 2, 3             ; 連續定義 4 個 byte
L10 db  "w", "o", "r", "d", 0   ; 定義字串為 word (結束為 \0)
L11 db  'word', 0               ; 同上

若要配置更大的記憶體空間，可以用 TIMES directive 來重複執行：

L12 times   100 db 0    ; 相同於定義 100 次 db 0
L13 resw    100         ; 保留 100 個 word 大小的記憶體空間

當所需要的記憶體空間都配置好後，再來就是使用的問題了，而使用時必須透過 label 來使用，方式有兩種：

1. 當直接使用 label 名稱時，表示使用的是該記憶體空間的 memory address
   
2. 若是 label 加上兩個中括號(例如：[L1])，表示所使用的為該記憶體空間中儲存的值

其實可以將其想像成 C 的 pointer，這樣應該不難了解。

以下有一些使用範例說明：

mov al, [L1]    ; 複製 L1 的值到 AL register
mov eax, L1     ; EAX register 中的值為 L1 的 memory address
mov [L1], ah    ; 複製 AH register 中的值到 L1
mov eax, [L6]   ; 複製 L6 的值到 EAX register
add eax, [L6]   ; EAX = EAX + L6 的值
add [L6], eax   ; L6 = L6 + EAX register 中的值
; AL register 大小為 8 bits
; L6 大小為 32 bits (double word)
mov al, [L6]    ; 複製 L6 中的前 8 bits 到 AL register

注意最後一行，在 NASM 中，是不會顯示錯誤的，assembler 僅會檢查 lable 是否有使用錯誤的情況發生而已；而這是為了確保若是 lable 沒有加上中括號(表示為 memory address)時可以正常的使用。

然而，其實 assembler 的檢查也蠻嚴格的，以下用的範例說明：

; 這是不行的，會發生 operation size not specified error
; 因為 assembler 不知道要把 1 當成 byte, word, 還是 double word
mov [L6], 1 ; 儲存 1 到 L6
 
; 所以要指定 size，改成如下：
mov dword [L6], 1
; 表示要將 1 視為 double word 存入(其他如：byte, word, qword, tword)

Input & Output

在高階語言中，都會提供與 I/O 相關的標準 library 可供使用，但在 assembly 中並沒有；因此 assembly 要執行 I/O 相關工作，不是直接存取硬碟，就是必須使用 OS 所提供的功能。

一般來說，在 assembly 中會常常使用到 C 的 I/O library，也是為了標準化的關係。

PC Assembly Language 學習筆記(1) - Computer Organization

Memory (記憶體)

在記憶體中的每個單位為 1 byte，每個 byte 在記憶體中都會被一個唯一的數字所標示出來，此數字即為該 byte 的 memory address(記憶體位址)。

以下用一張圖來表示 memory address：


上圖中，memory address 為 0 的值為 2A，為 1 的值為 45 .... 以此類推；一般來說，memory的使用不會單單只有一個 byte，因為一般的工作都會用到不少的 memory，因此都是一次處理多個 byte。

另外，所有儲存在 memory 中的資料都是數字，而 character(字元) 的呈現則必須仰賴一張對照表將數字轉為字元，其中最有名的即為 ASCII；ASCII 由於每個字元所佔的 memory 為 1 byte，因此可以表現的字元只有 256 個(其實只會用到 7 bits，因此實際僅能呈現 128 的不同字元)，而目前越來越流行的 Unicode，則是每個字元所佔的 memory 為 2 bytes，相對的可以呈現的字元又更多，因此常被用來解決多國語言的需求。

以下舉個範例，字元 A 在 ASCII 與 Unicode 的情況下的儲存方式：(0x 開頭表示 Hexadecimal 十六進位)

• ASCII：0x41
• Unicode：0x0041
  

CPU (Central Processing Unit)

在 CPU 中，有一個很重要的部分，稱為 register(暫存器)；將特定的資料放到特定的 register，進而執行特殊的指令，這是暫存器的主要用途，當然也可以存放一般資料，而且速度遠遠快過 memory，不過數量有限，使用上必須要注意。

而 CPU 在處理的，稱為 Machine Language(機器語言)，這種語言一般人看不懂，通常都是由 compiler 將設計好的程式轉成 Machine Language；一般來說，每種 CPU 都會有他自己的 Machine Language，因此同樣的 Machine Language 在不同架構的 CPU 下是不能正常執行的。


80x86 CPU

x86 架構的 CPU 是目前普及率最高的 CPU，一般的電腦都搭配著這一類的 CPU，以下大概介紹一下這些 CPU：

8088、8086

這一代的 CPU 用於早期的 PC，其中所使用的 register 都是 16 bits，分別是 AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP、CS、DS、SS、ES、IP、FLAGS .... 等等。

由於此代 CPU 只能在 real mode 中運作；而在這種模式下，程式最大僅能用到 1MByte 的 memory，且程式中可以存取任何 memory address，甚至是屬於其他程式的 memory address 也可以，因此造成 debug 以及安全上的顧慮。

此外，程式記憶體也被分為多個 segment，其中每一個 segment 不能超過 64K。

80286

比起上一代的 CPU，register 的部分依然只是 16 bits；但此代的 CPU 多了幾個指令，並可以在 16-bit protected mode 中運作；在此種模式下，最大可以用到 16 MByte 的 memory，而且程式之間的 memory address 在存取上不會互相有衝突，但每個 segment 最大還是只有 64K。

80386

此代 CPU 可說是大躍進，除了每個 register(EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP、EIP、EFLAGS) 都變成 32 bits 外，還另外多了兩個 16 bits 的 register 為 FS 與 GS。

並加入了 32-bit protected mode，在此模式下，最大可以使用到 4 Gbyte 的 memory(此即為 32 bits 作業系統的最大記憶體限制)。

此外，程式依然會被分為多個 segment，但每個 segment 最大可以到 4 GByte。

80486 / Pentium / Pentium Pro

此代 CPU 沒有很特別，主要只是時脈(速度)上的提升。

Pentium MMX

此代的 CPU 加了 MMX(MultiMedia eXtensions) 指令集，用來加速圖形的處理。

Pentium II

此代 CPU 即為 Pentium Pro + MMX 而已，在主要架構上並沒有突破性的改變

Pentium III

僅為時脈(速度)上的提升。


8086 16-bit Registers

在 8086 CPU 中提供了許多 16-bit register，以下分別介紹他們的用途：

general purpose registers

此種 register 有四個，分別是 AX、BX、CX、DX，用來進行處理時存放一般資料用。

其中每一個 16-bit register 都包含了兩個 8-bit register，以下以 AX 為例：

其中 AH 為 higher 8 bits，而 AL 則為 Lower 8 bits。

而有一個觀念必須了解的是，AH 與 AL 實際上是獨立不互相影響的，但對於 AX 來說 AH 與 AL 又是其一部份，這是必須要注意的!

index register

此種 register 有兩種，分別是 SI 與 DI，通常作為 pointer 之用，但也可以拿來跟 general purpose register 一樣使用。

但是與 general purpose register 不一樣的是，index register 並非由兩個 8-bit register 所組成。

base/stack pointer

此種 register 分別為 BP(base pointer) 與 SP(stack pointer)，用來指向 machine language stack 中的資料。

segment register

此種 register 有四種，分別是 CS(code segment)、DS(data segment)、SS(stack segment)、ES(extra segment)，用來標示 memory 是被哪些不同的程式所使用，其中 ES 是被用來暫時作為 segment register 用。

instruction pointer register

此即為 IP，與 CS 搭配，用來指向下一個 CPU 準備執行的指令所在的 memory address，一般來說，當指令執行後，IP 就會自動指向下一個準備執行的指令所在的 memory address。

FLAGS register

此即為 FLAGS，用來儲存前一個指令執行完後所產生的重要訊息，而這些訊息是以單一 bit 的方式進行儲存。


80386 32-bit Registers

在 80386 CPU 的時代，register 大躍進變為 32 bits。

舉例來說，原本的 AX 變成了 EAX，而為了向下相容的考量，其中 AX 則變為 EAX 的 lower 16 bits，不過需要注意的是，沒有代表 higher 16 bits 的 register，因此沒辦法直接存取 32-bit register 中 higher 16 bits 的部分。

許多原本 16-bit register 都轉變為 32-bit 了，但 segment register 還是有維持原本的 16 bits，另外還多了 FS 與 GS 的 16-bit register，也是作為 segment register 之用。


Real Mode

在 real mode 中，memory 的使用被限制在 1 MByte(2²⁰ bytes) 內，可用的 address 範圍為 0x00000 ~ 0xFFFFF。

由 memory address 的可用範圍可知，存取需要 20 bits 的長度，但在 8086 的 CPU 架構中僅有 16-bit register，因此必須使用兩個 16 bits 值的組合來表示一個 memory address。
其中前面的 16 bits 稱為 selector，必須存於 segment register 中，而後面的 16 bits 稱為 offset，其中實際 memory address 的計算方式如下：

16 * selector + offset (即為 selector 補 0 到後方再與 offset 相加)

而 real mode 有幾個問題：

1. 單一 selector 只能參照到 64K 大小的 memory，但如果程式碼大小超過 64K，就必須強制分成多個片段來執行；同樣的，不只程式碼，連太大的資料也是會有相同問題。
   
   
2. segment address 的衝突問題，舉例來說：04808 可以被以下幾個組合所參照：
   
   • 047C:0048 (047C0 + 0048 = 04808)
   • 047D:0038 (047D0 + 0038 = 04804)
   • 047E:0028 (047E0 + 0028 = 04808)

由於種種問題，造成在 real mode 中設計程式是一件非常困難的事情。


16-bit Protected Mode

在 80286 CPU 出現後，提供了 16-bit protected mode，其中處理 selector 的部分與 real mode 是完全不同的。

在 real mode 中，selector 用來表示 memory address 的前段部分；而在 protected mode 中，selector 則是 descriptor table 的 index。

說到 program segment，在兩個不同的模式中都必須要做，只是在 real mode 中，program segment 是存於實體記憶體的固定位置上；而在 protected mode 中則不是。

在 protected mode 中儲存 program segment 的方式稱為 virtual memory，基本的觀念即是「僅儲存目前正在執行程式的 code 與 data 在記憶體中，其他程式的 code 與 data 則存放於磁碟機中」，換另外一支程式要跑時，再從磁碟機中移到記憶體中去執行，而這些步驟由 OS 處理，程式中不需考慮到這些實作細節。

在 protected mode 中，所有個 segment 都被視為是 descriptor table 中的一個 entry，此 entry 中包含了許多資訊，包括：是否目前存於記憶體中? 如果在記憶體中，存於那個位置? 存取權限 .... 等等；而每個 entry 的 index 則是 selector 的值，存於 segment register 中。

此外，雖然已經是 protected mode，程式間所使用的 memory 不會互相有影響，但是畢竟 register 還是只有 16 bits，可以處理的資料量還是很少，假設要處理大量的資料依然是一個很大的挑戰。


32-bit Protected Mode

80386 CPU 中出現了 32-bit protected mode，其中與 16-bit protected mode 最主要的差異有兩點：

1. offset 長度擴充為 32 bits，因此表示每個 segment 最大可以到 4GBytes
   
   
2. 每個 segment 被分為更小的單元，稱為 page，每個 page 大小為 4K。而在 virtual memory 中所處理的單元改為 page 而非之前的 segment；這表示每次程式處理時，只有 segment 中的一部份會在 memory 中，此舉是為了讓 memory 做更有效率的利用。
   

目前的 Windows 9X, Windows NT/2000/XP, Linux .... 等等，都是屬於 paged 32-bit protected mode。


Interrupts (中斷)

有時候在程式執行的過程中，需要對於特定事件即時回應，而這種機制稱為 interrupt(中斷)。

會造成 interrupt 的情況不只一種，可能是滑鼠移動，或是按下鍵盤 .... 等等，而每種情況都會產生不同的 number 作為識別，並將程式的控制權交給 interrupt handler。

在實體記憶體的開頭，包含了稱為 interrupt vector 的資訊，並存於 table 中，而每個由 interrupt 所產生的 number 則是包含在此 table 中的 index。

interrupt 有分為兩種，分別是 external interrupt 與 internal interrupt；其中 external interrupt 發生於 CPU 之外，有許多裝置都會產生此種 interrupt，包含滑鼠、鍵盤、磁碟機 ... 等等；而 internal interrupt 則是發生於 CPU 內，有可能是因為發生 error(稱為 traps) 或是 interrupt 指令的執行(稱為 software interrupts)。

一般情況下，中斷處理完後，interrupt handler 會將控制權移回程式中，也會復原在原本 interrupt 發生前所有在 register 中的值，但僅有 traps 例外，會造成程式的中斷。

[TCP/IP Illustrated] ICMP

簡介

ICMP(Internet Control Message Protocol) 屬於 Network Layer，與 IP 屬於同一層；用途在於當網路傳輸發生異常時，作為警示訊息的通訊之用。

從上面這張圖可以看出，跟 ICMP 往來的協定，除了 IP 之外，還有其他 Application Layer 的協定也會使用到 ICMP。

不過由於 ICMP 終究屬於 Network Layer，因此 ICMP 訊息的傳輸還是必須包在 IP datagram 中進行傳輸，以下用兩張圖來表示其格式：


由於是 IP datagram 的關係，因此 ICMP message 的前方必須還要再加上 20 bytes 的 IP header 資訊才有辦法傳送出去。

ICMP 是個很重要的協定，不論是常用的 ping，甚至是處理 IP routing 的時候，都會用到 ICMP；在這個部分，我們將會針對 address mask request/reply、timestamp request/reply、port unreachable error ....等不同型態的 ICMP message 進行說明。


ICMP message Type

在介紹 ICMP message Type 之前，必須先知道 ICMP message 的結構是如何，以下用依張圖來說明：


其中最前面的 16 bits (0~15) 的 type + code 欄位，即是是用來表示 ICMP message Type，以下用一個表格列出 ICMP message Type：(表格中的最後兩個欄位用來表示 ICMP message 是用來查詢，或是通知有錯誤發生之用)

type	code	描述	Query	Error
0	0	echo reply (ping)	*
3		destination unreachable
	0	network unreachable		*
	1	host unreachable		*
	2	protocol unreachable		*
	3	port unreachable		*
	4	fragmentation needed but don't-fragment bit set		*
	5	source route failed		*
	6	destination network unknown		*
	7	destination host unknown		*
	8	source host isolated (此狀態淘汰不用了)		*
	9	destination network administratively prohibited		*
	10	destination host administratively prohibited		*
	11	network unreachable for TOS		*
	12	host unreachable for TOS		*
	13	communication administratively prohibited by filtering		*
	14	host precedence violation		*
	15	precedence cutoff in effect		*
4	0	source quench (elementary flow control)		*
5		redirect
	0	redirect for network		*
	1	redirect for host		*
	2	redirect for type-of-service and network		*
	3	redirect for type-of-service and host		*
8	0	echo request (ping)	*
9	0	router advertisement	*
10	0	router solicitation	*
11		time exceeded
	0	time-to-live equal 0 during transit (traceroute)		*
	1	time-to-live equal 0 during reassembly		*
12		parameter problem
	0	IP header bad (catchall error)		*
	1	required option missing		*
13	0	timestamp request	*
14	0	timestamp reply	*
15	0	information request	*
16	0	information reply	*
17	0	address mask request	*
18	0	address mask reply	*

由上表可知，ICMP message 有分為 Query 與 Error 兩種；其中若發送的是 ICMP error message，表示在 ICMP message 中一定包含了讓網路通訊發生錯誤的 IP datagram 其中的一些資訊。

其中，針對以下幾種訊息，不會產生 ICMP error message 作為回應：

1. ICMP error message
   若是會針對 ICMP error message 回應 ICMP error message，那就會變成無限迴圈了....
2. 目的地為 IP broadcast address 或是 IP multicast address 的 datagram
3. 在 Link Layer 廣播的 datagram
4. 切成多段 fragment 的訊息 (第一個 fragment 除外)
5. 在 source address 欄位部分沒有定義主機資訊的 datagram(這表示 source address 不會是 zero address、loopback address、broadcast address、或是 multicast address)
   

以上的種種限制，都是為了不讓 ICMP error message 在網路上過於氾濫而造成 broadcast storm。


ICMP address mask request/reply

ICMP address mask request 通常是用在無硬碟的系統上，用來在開機時取得 subnet mask(子網路遮罩) 的資訊，其作用類似 ARP，只不過問的不是 MAC address 而是 subnet mask address。

以下用一張圖來說明 ICMP address mask message 的結構：

其中 identifier 與 sequence number 的欄位可由傳送 reply 訊息的人填入任何訊息，再跟著 ICMP address mask reply message 一起回傳。

在這裡有一點必須注意，由於 ICMP message 屬於 broadcast，而在同一個網段內，所有的電腦都會收到 broadcast 訊息，包含自己! (大概是因為 loopback 的機制)

因此若是用 tcpdump 程式去監控機器的封包，若是發出 ICMP request message，有時候會看到自己對此封包的 ICMP reply message。

另外一點需要補充的是，在正常的情況下，包含 ICMP reply 的 IP datagram 中，會指定 IP header 中的 source address 為發送 ICMP request 的機器，而不會是 broadcast。


ICMP timestamp request/reply

ICMP timestamp request 是用來詢問其他電腦時間之用，以下先介紹 ICMP timestamp message 的結構：


稍微注意一下在 timestamp 的部分有三個欄位，分別是 originate、receive、transmit，透過這三個欄位的搭配計算，就可以將兩台電腦的時間進行同步。

此外，還有其他方法可以取得目前時間，以下舉個例子：

#直接詢問 time server
shell> telnet stdtime.gov.tw daytime

ICMP port unreachable error

上面兩個部分講的都是 query message，這個部分要說的是 error message - port unreachable error。

不論是 TCP or UDP，當傳輸的封包中，在 TCP/UDP header 中的 destination port 欄位所指定的值，對方主機並沒有針對此 port 提供服務，那就會回傳 ICMP port unreachable error。

以下用圖來表示 ICMP unreachable message 的結構：


從 ICMP message type 的列表中，光是 destination unreachable (type = 3) 的錯誤就有 16 種(code = 0~15)，其中 port unreachable (code = 3) 只是其中一種而已。

以下還是以 port unreachable error 說明一下流程；按照正常的情況下，透過 telnet 去偵測一個未開啟服務的 port，應該會發生以下的事情：

1. sender 傳送 ARP request 詢問 MAC address
   
2. receiver 回傳 ARP reply 告知 MAC address
3. sender 傳送 destination port 為未提供服務 port 的封包
4. receiver 回傳 port unreachable error 的錯誤

不過經過 tcpdump 檢測封包的實測結果，第三第四個步驟並沒有相關訊息出現，因此研判有可能是 firewall 的關係。

Digital Signature (數位簽章)

簡介

在資訊安全的原則中，其中非常重要的一環，即為不可否認性(non-repudiation)，假設在正常情況下，A 傳訊息給 B，之後就不能否認曾經傳過訊息，此即為不可否認性。

但這應該如何做到呢? 答案就是 Digital Signature(數位簽章)

Digital Signature 的使用情境大概如下：

假設 A 要傳訊息給 B，但是 B 要如何確認訊息真的是由 A 發送的呢?

此時只要 A 在發送前利用自己的 private key 將訊息加密，再傳給 B，B 再利用 A 的 public key 進行解密。

如果訊息可以正確解密，就可以確定訊息是由 A 所發出；即使訊息在傳送過程中被 C 所攔截，再使用 A 的 public key 還原成原本的訊息，還是沒辦法偽裝成 A 所發送的訊息(因為這需要 A 的 private key)。

因此，Digital Signature 的主要作用即是在確定不否可定性(non-repudiation)；而 Digital Signature 在實際應用上是很有意義的，因為這項技術代表了授權機制可以很容易建立起來。


Message Digest (訊息摘要)

在深入瞭解 Digital Signature 之前，必須先知道 Message Digest 為何。

顧名思義，Message Digest 即是一段訊息的摘要，類似於 fingerprint(指紋) 的概念；理論上，不同的訊息所產生出來的 message digest 都不會是相同的，因此可以用來驗證訊息在傳輸的過程中是否有被竄改過。

而 message digest 是如何產生的呢? 在目前的作法中，是以複雜的 hash function (雜湊函數) 所計算出來，以下來介紹 hash function ....


Hash Function (雜湊函數)

Hash Function(雜湊函數)，在許多地方都可以見到其蹤影，目前常用的 hash function 有 MD5(Message-Digest algorithm 5)、SHA(Secure Hash Algorithm)、MAC(Message Authentication Code)、HMAC(Hash-based Message Authentication Code) .... 等等。

不論是何種 hash function，都具備以下幾點特性：

1. 要計算出一段訊息的 message digest 不需花太多時間，因此演算法的設計上必須考量到效率
2. 針對相同訊息進行計算，都會產生出相同結果
3. 只有 message digest，是無法還原成原訊息，因此演算法的設計上必須是不可逆
4. 不同的訊息所計算出來的 message digest 必須是不同的
   

一般來說，上面的四種演算法都具備了上述幾種特性。但還是有一些是必須注意的....

MD5 所計算出來的 message digest 長度為 128 bits，因此表示不同的訊息還是有 1/(2^128) 的可能性發生重複。

SHA 所計算出來的 message digest 長度為 160 bits，強度更甚 MD5，但不同的訊息還是有 1/(2^160) 的可能性發生重複。

上述兩種演算法的發生重複性的機率已經算是極低，到了幾乎可以忽略的地步了，因此實際應用上常常都會遇見；此外，這兩種演算法計算 message digest，所需要的只需原訊息即可，不需要額外的資訊。

與 MD5 和 SHA 不同的是，MAC 與 HMAC 兩個則是需要多一支加密用的金鑰，因此其演算法的設計還是必須以密碼學的演算法為基礎，只是差別在於演算法的設計上不需考慮是否可逆(因為原本就是希望是不可逆的!)。

但使用 MAC 與 HMAC 的一個大問題還是出在金鑰(key)，因為這兩種演算法都必須要有一支金鑰，因此永遠都會存在通訊雙方金鑰交換的問題。


Digital Signature 的實際應用

在實際應用上，為了確保 digital signature 的安全與可靠，一般會加上 RSA 非對稱式加密的機制，嚴謹一點就會在 PKI 的架構下，加入可信任第三方的認證，以下用一張圖來表示：

大概描述一下整個流程：

1. 發送者(Signer)將所要傳遞的資訊透過 hash function 加密以產生 message digest
   
2. 發送者使用自己的 private key 將 message digest 加密，結果即為 digital signature
3. 此時發送者將原始資訊與 digital signature 一起傳送給接收者
4. 接收者使用相同的 hash function，計算出原始資訊的 message digest
5. 接收者使用發送者的 public key 將 digital signature 解密，取出 message digest
6. 比對兩個 message digest，若是相同，則表示資訊來源的確為原始發送者，並沒有被修改過

由上述的說明可知，透過 Digital Signature 的機制，除了可以達到資訊安全中的不可否認性(non-repudiation)外，還可以達到資訊完整性(integrity)的目的。


參考資料

1. Message Digest
2. What is a message digest?
3. TWCA 台灣網路認證 - 訊息摘要(Message Digest)
   
4. Digital Signature
5. 數位簽章是什麼?
   
6. 資料加密
   
7. 網路認證機制相關說明Q&A
   

Asymmetric Encryption (非對稱式加密)

簡介

Asymmetric Encryption (非對稱式加密) 即是為了改良 Symmetric Encryption(對稱式加密)的缺點而產生的。

在對稱式加密中，通訊雙方往來的訊息是由同一把金鑰進行加密；假設 A 與 B 通訊，兩個人必須有一把相同的金鑰；而若是 A 也要與 C 通訊，則 A 與 C 則必須擁有另外一把不同的金鑰；否則若是都使用相同金鑰，C 就可以解密出 A 要給 B 的訊息，相對的，B 也可以解密出 A 要給 C 的訊息，如此一來資訊在傳送就不再安全!

除此之外，還要防範金鑰被竊取的問題，只要通訊雙方任何一個人把金鑰洩露出去，也就破壞了原本建立的安全機制了。

因此，Asymmetric Encryption(非對稱式加密) 使用了一對金鑰(key pair)的方式解決了這個問題


Key Pair

在 Asymmetric Encryption 的架構中，要通訊的雙方都各持有一對金鑰，分別是私鑰(private key)以及公鑰(public key)。

顧名思義，private key 是要妥善且由自己秘密保管的，而 public key 則是可以公開出去。

假設使用者 A 有一對金鑰，若是 B 要與 A 進行通訊，則 B 必須使用 A 所提供的 public key 進行加密，再將加密的內容傳送給 A，接著 A 可以用自己的 private key 進行解密。

同樣的，A 要是要傳訊息給 B，則是要使用 B 所提供的 public key 進行加密，而 B 則可以用自己的 private key 進行解密。

有趣的是，雖然訊息是由 public key 所加密的，但是卻無法利用 public key 將原本的訊息還原回來，這就是非對稱式加密的精華所在，也是目前非常受到歡迎的原因。

而這一來一往之間，所使用的演算法，即為 RSA 演算法。


RSA Algorithm

RSA 演算法要如何確保不容易被破解呢? 答案在於「要算出一個很大的數，是由那兩個質數相乘的結果(進行因數分解)，是很困難的」，因此可以很明顯看出，RSA 的運作方式，都是以兩個很大的質數為基礎來進行的。

RSA 演算法的基礎，取決於兩個很大的質數(可能達數百位數)，運作流程大概如下：

1. 選擇兩個大質數 P & Q
2. 計算 N = P * Q
3. 選擇公鑰(public key) E，使它不為 (P-1) 或 (Q - 1) 的因數
4. 選擇私鑰(private key) D，讓右邊算式成立：(D * E) % [(P - 1) * (Q - 1)] = 1
5. 加密過程為：密文(CT) = 明文(PT^E) % N
6. 解密過程為：明文(PT) = 密文(CT^D) % N
   

如此看來，其實 RSA 的加解密過程是很簡單的，因此重點就是在於金鑰的產生，目前已經被證明長度 1024 bits 不夠安全，因此建議使用長度為 2048 bits 的金鑰作為加解密之用，來提升重要資訊傳輸的安全性。

最後，雖然非對稱式加密解決了金鑰交換的問題，但是卻衍生出加解密效率不彰的問題，因為相較於 DES，RSA 的速度只有其百分之一不到。


Asymmetric + Symmetric

真的沒有更好的 solution 嗎? 當然是有的......只要巧妙的結合兩者的優點即可啦!!

其中的原理很簡單，假設 A 要傳訊息給 B，就會發生大概類似以下流程：

1. A 透過對稱式演算法，產生出一把對稱式加密用的金鑰(注意：這把金鑰只用在這一次的傳輸)
2. 接著 A 使用 B 所提供的 public key，將這把金鑰加密，並將加密後的內容傳給 B
3. B 接收到後，使用自己的 private key 解密，取得這把一次性金鑰
4. 接著之後雙方訊息的往來，都使用對稱式加密
   

如此一來，就不僅解決了金鑰交換的問題，也解決了非對稱式加解密效率不彰的問題。

當然，這樣的 solution 其實還不算最安全，因此才會有 Digital Signature(數位簽章) 的誕生......


參考資料

1. RSA 加密演算法
2. RSA 加密演算法(PDF)
   
3. developerWorks - 讓軟體運轉：歷經考驗的真正加密
   

Symmetric Encryption (對稱式加密)

簡介

Symmetric Encryption - 對稱式加密，其特色在於加解密所使用的金鑰(key)是相同的!

兩方要進行秘密訊息的傳送之前，必須協議出一個共同的，用來加解密的金鑰(key)以及所使用的演算法；如此一來訊息一來一往之前才可以被正確的加解密。

當 然這樣的方式會衍生出一些問題，因此才會有 Asymmetric Encryption(非對稱式加密) 的產生，來改善一些 Symmetric Encryption 的缺點；然而 Symmetric Encryption 在實際的應用上有其實用性，因此目前還是持續不斷的被使用當中。

在加解密運作的機制中，有兩大重要部分，除了金鑰(key)之外，另外一個即為加解密所使用的演算法(algorithm)。

在實際應用上，金鑰(key)是一個檔案，內容為一群無意義的英文與數字的集合，長度範圍有可能介於 64~1024 bits (甚至更大) 之間，妥善由通訊雙方秘密保管好。

而演算法(algorithm)則是透明公開的，隨時可以從網路或是其他地方取得演算法的相關使用方法與規則。

以下先針對對稱式加密演算法的型態(Type)與模式(Mode)進行說明，後面再介紹目前常用的演算法.......


演算法型態(Algorithm Type)

演算法在型態部分，有分成兩種，分別是：

Stream Cipher

此種方式是將 plain text 中的每一個 bit 逐一加密，然而此種方式在效率上並不好，因此目前比較為大家所熟悉且常用的演算法，都不是使用 stream cipher 的方式進行處理。

Block Cipher

此種方式將 plain text 分成多個 block(區塊) 後，一次針對一個 block 進行加密處理。

此種方式有個很明顯的問題存在，就是當所加密的 plain text 相同時，加密的結果也會相同；如此一來，有心人就可以根據加密的結果，判斷出訊息中的哪幾個部分是相同的，進而嘗試進行破解。

當然，這個問題是很顯而易見的，因此就有人提出不同的解決方式，這個部分會繼續在演算法模式(Algorithm Mode)中進行說明。


演算法模式(Algorithm Mode)

演算法模式(Algorithm Mode)是針對 Block Cipher 所設計的一系列加解密方式，其中有四個重要的模式，分別是：

1. Electronic Code Block (ECB)
2. Cipher Block Chaining (CBC)
3. Cipher Feedback (CFB)
4. Output Feedback (OFB)

前 面兩種模式所使用的為 block cipher，因此加密時是以一個區塊為單位進行處理；而後面兩種雖然也是屬於 block cipher，但由於加入了 Initialization Vector 以及 Offset 的觀念，因此處理起來類似stream cipher 的方式。

以下針對四種模式逐一介紹：(解密方式多為加密方式的反推，所以以下僅說明加密的方式)

Electronic Code Block

首先，先用圖來表示 ECB 加密的過程：

顯而易見的，ECB 即為標準的 block cipher，將要加密的 plain text 分為多個 64 bits 的區塊，並用同一支金鑰進行加密的動作。

由於重複的加密訊息有可能出現，因此僅適合用來加密長度很短的訊息。


Cipher Block Chaining

有鑑於此，有人提出了 CBC，即是用來解決上面缺點，以下先用圖來表示加密的過程：

其中一開始的 IV 值是隨機產生的，接著當使用金鑰加密第一個區塊的 plain text 後，在將加密後的結果作為加密第二個區塊的輸入。

如此一來，即使兩個區塊的 plain text 內容是相同的，也不會有同樣的 cipher text 出現了!


Cipher Feedback

有時候在某些情況下，還是必須針對一個一個字元來加密，例如：在終端機打字傳送訊息至遠方。

此時便會使用 stream cipher，而在 CFB 模式中，每個資料加密的單元(通常為 8 bits)會小於一般區塊的大小(通常為 64 bits)，以下用圖來說明：

實際上詳細運作方式可能沒辦法從圖上看的出來，不過大概如下：

1. IV 與金鑰進行加密(假設結果為 64 bits)
2. 取 64 bits 結果的前面 8 bits 與 plain text 進行 XOR 的運算
3. IV 左移 8 個 bits，並將運算後的 8 bits 加到 IV 之後(這個部分圖片沒有畫出來.....不過此時 IV 還是 64 bits)
4. 將第三個步驟所產生的結果作為下一回合的輸入
5. 重複上面步驟直到所有內容加密完成
   

如此一來，便可以類似 stream cipher 的方式進行加密，而不用在乎每個區塊的 plain text 長度了!


Output Feedback

OFB 的步驟幾乎與 CFB 是相同的，僅是輸出入稍有差異，以下用圖來表示：

參考資料

1. Stream cipher
   
2. Block cipher
   
3. Block cipher modes of operation
4. IBM - developerWorks：對稱密碼學

常用的加密演算法

說到常用的對稱式加密演算法，大概就是 DES、Triple DES、IDEA、Blowfish、RC5、AES 這一些演算法了。

這一些演算法的處理方式，大概都不會跳脫上面部分所提到的那幾種模式，也就是 Substitution 以及 Transposition 的交互運用，其中的差異僅在於其複雜度而已。

演算法的細節在這邊就不進行說明了，網路上有很多資料可以查，以下大概僅簡介一下：

DES (Data Encryption Standard)

DES 屬於 block cipher，每個區塊的大小為 64 bits，所使用的金鑰長度為 56 bits(其實原本的金鑰長度為 64 bits，但是有 8 bits 會被捨棄不用)，經過一連串複雜的 substitution 以及 transposition 的運算處理過程，產生出 64 bits 的 cipher text。

加密過程可以參考此網頁。

其實 DES 已經是個強度很強的加密演算法，以目前電腦的運算能力進行破解，也要花上很多年。


Triple DES

DES 雖然加密強度已經很強，不過當未來出現了運算能力更強的電腦，或是平行運算技術更加成熟後，難保不會在短時間內被破解，因此就有人提出 Triple DES 的演算法。

顧名思義，Triple DES 即是將 plain text 進行三次 DES 的運算處理，有兩種方式：

1. 使用三把金鑰(K1, K2, K3)
   這個部分比較容易瞭解，很單純的在三次 DES 加密的過程中，分別使用不同的三把金鑰。
   
2. 使用兩把金鑰(K1, K2)
   這個部分則是有些變化，大概說明其運作步驟：
   (1) 第一次 DES 加密使用金鑰 K1，假設產生的加密結果為 C1
   (2) 第二次則是以金鑰 K2 對 C1 進行解密，假設產生 C2
   (3) 最後一次則是再以金鑰 K1 對 C2 進行加密
   

透過此種多重加密的方式，確保 Triple DES 的安全性再更上一層! (當然也要多花點運算處理的時間.....)


IDEA (International Data Encryption Algorithm)

IDEA 亦屬於 block cipher，其加密強度比起 DES 更強，因為所使用的金鑰為 128 bits，而每一次處理的區塊資料長度一樣為 64 bits。

不過由於這是有專利的，因此相較於 DES，並沒有這麼普及。

運作原理大致上跟 DES 不會差異太多，只是一些細節的部分有所差異，詳細過程可以參考以下兩篇文章：

1. International Data Encryption Algorithm
2. IDEA 密碼系統
   

RC5

RC5 也是屬於 block cipher，此演算法是相當有彈性的，不僅可以自訂每個加密區塊的長度，也可以自訂加密的回合數與金鑰的長度，加上只使用了電腦的基本運算(加法、XOR ... etc)，因此不僅彈性很大，速度也很快。

而由於 RC5 演算法相較於其他演算法，所需要的記憶體比較少，因此也可以用在可攜式的裝置上。

其他詳細的說明及演算法的運作方式可以參考以下文章：

1. RC5
2. RC5 密碼系統
3. RC5 操作模式
   

Blowfish

Blowfish 演算法優點在於速度快、記憶體花費少、加解密的過程簡單(僅使用到基本運算)、可自訂金鑰長度。

而此演算法適合用在通訊連結上，因此像是 VPN 連線的加密，就有使用 Blowfish 演算法。


AES (Advanced Encryption Standard)

由於對於暴力破解法，DES 有可能被破解的風險，因此美國政府提出了一個強度更強的演算法，進而想要將加解密演算法標準化，準備當電腦運算能力發展到很強，DES 必須被淘汰時的候補演算法標準，這就是 AES 的由來。

相較於 DES，AES 演算法中所使用的區塊長度為 128 bits，金鑰長度也提高到 128 bits 以上，因此 cipher text 被破解的機會便更低了。

若要瞭解 AES 詳細的運作方式，可以參考以下文章：

1. AES 基本架構
2. AES 加密演算法 - 加密編碼
3. AES 加密演算法 - 金鑰擴充
4. AES 解密演算法
   

C - File attributes

今天在研究怎麼取得檔案的相關屬性，簡單的以檔案大小為例

在書中說使用 io.h head file 搭配 filelength() function 就可以取得....

在 Windows 中似乎沒問題，不過在 Linux 上似乎就不行了，於是上網查了一下資料，發現要使用 stat(const char *filename, struct stat *buf) function 才可以取得檔案屬性

而若要用此 function，必須要引用「sys/stat.h」 head file，裡面定義了 stat struct，其中有許多 member 分別表示不同的 file attribute，詳細可以參考「The meaning of the File Attributes」一文。

接著是 stat 的使用方式，可以參考「Reading the Attributes of a File」一文，以下用個簡單範例來說明：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>

int main(void)
{  
   //開啟檔案
   FILE *fptr;
   fptr = fopen("fileTest.txt", "r")

   //取得檔案屬性
   struct stat myFileStat;
   stat(fpath, &myFileStat);
   printf("file serial number : %d\n", myFileStat.st_ino);
   printf("device contains the file : %d\n", myFileStat.st_dev);
   printf("user ID : %d\n", myFileStat.st_uid);
   printf("group ID : %d\n", myFileStat.st_gid);
   printf("file size in bytes : %d\n", myFileStat.st_size);
   printf("last access time : %d\n", myFileStat.st_atime);

   //關閉檔案
   fclose(fptr);

   return 0;
}

上面只介紹了一部份的屬性，詳細的屬性資訊可以參考上面的連結。

C - fgets & strncmp & strrchr

今天練習寫 C 時，使用了在 stdio.h 中所提供的 char *gets(char *str) function，但是在 compile 的時候卻出現了以下警告訊息：

warning: the `gets' function is dangerous and should not be used.

喔? 這個 function 竟然被 compiler 說是危險不應該使用的.....原因是為何呢?

看到了以下兩篇文章，終於知道了答案：

• gets() - dangerous?
  
  
• C: gets() 是個危險的函式
  

原來當輸入的值超過接收這個值的變數範圍時，就會有 overflow 的情況發生。

overflow 又會怎樣呢? 這讓我想起了之前參加 OpenSource 研討會時，有一個講 Embedded System Security 的主講人有提到這個，overflow 的確會造成資訊安全上的漏洞，因此這個情形要盡量應該避免。

那要用什麼才會比較安全呢? 答案是 char *fgets(char *str, int num, FILE *stream) function，透過第二個參數可以指定最多可以取得多長的字串，如此一來，就不怕因為使用者亂輸入而造成 overflow 的情況發生了!

但是需要注意的是，函式所取得的長度是 (num - 1) 並非 num 喔! 這是需要注意一下的地方。


另外，取得值之後，若要跟另外的字串做比較，一般來說是用 int strcmp(const char *s1, const char *s2) function，若兩個字串相同，則回傳 0。

但是我怎麼試都不是 0，明明輸入的字串跟原本的字串都相同阿?

後來才發現，我用 fgets 取得輸入值，在 BufferSize 的地方設定為 10(也就是說最多取到長度為 9)，而輸入值的長度只有 5，於是 fgets 很好心的幫我在字串後面加上 New Line(\n) 的標記..........就是因為這樣比對出來才不會是 0!!!

用 strcmp 看來是不行了，於是找了一下，發現有 int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n) function 可以用，透過此 function 就可以指定比對的字串以及所要比對的長度囉!!

因此，我只要在第三個參數的部分設定為 5 即可!


還有另外一個 solution，即是透過 fgets 取得輸入後，將最後的「\n」給去除，只要用以下的程式碼即可：

#include <string.h>
char *usrInput;
*strrchr(usrInput, '\n') = '\0';

AntiVir(小紅傘)使用詳細教學

剛剛偶然在網路上搜尋到的....

作者很詳細的將使用方式分門別類介紹出來，以下是網址：

海芋小站 - AntiVir(小紅傘) 使用介紹

C - Function Pointer

今天在研究 C Function Pointer 的部分，原本有些誤解，後來查了一些資料後，終於釐清 Function Pointer 的觀念了!

Function Pointer 顧名思義，就是指向 Function 的指標

在 C 語言中，不論是 variable、array、struct、或是 function(一段程式碼)，都有所屬的啟始記憶體位置

由此可知，main function 也是有其啟始記憶體位置。

而 function pointer 的宣告跟使用 function 時所要注意的地方是相同的，有以下幾點必須注意：

1. 回傳值型態(return type)
2. 參數數量(augument count)
3. 參數型態(argument type)

以下直接用一個簡單範例來說明 function pointer 的使用：

#include <stdio.h>

//function宣告 
int doAdd(int, int);
int doMinus(int, int);

int main(void) {
   //宣告 function pointer
   //注意所設定的參數數量與型態
   int (*my_func_ptr)(int, int);

   //function pointer 指向 doAdd
   my_func_ptr = doAdd;
   printf("function pointer 指向 doAdd => %d\n", (*my_func_ptr)(5, 3));    //結果：8

   //function pointer 指向 doMinus
   my_func_ptr = doMinus;
   printf("function pointer 指向 doMinus => %d\n", (*my_func_ptr)(5, 3));  //結果：2 

   return 0;
}   //end main


int doAdd(int a, int b) {
   return a + b;
}   //end doAdd

int doMinus(int a, int b) {
   return a - b;
}   //end doMinus

從上面的範例可以看出，doAdd() 與 doMinus() 兩個 function 的回傳值型態、參數數量、參數型態都是相同的，只是名稱不同而已。

而名稱不同，卻不影響 function pointer 的使用，因為我們所用的是 function 的啟始記憶體位置

而 function pointer 的使用，有一點相當重要，即是 function pointer 的宣告；而 function pointer 的宣告，即是要注意到「回傳值型態」、「參數數量」、「參數型態」這三個部分。

當 function pointer 的宣告完成後，另外一個需要注意的就是每個 function 的啟始記憶體位置；而每個function 的啟始記憶體位置，即為 function 的名稱。

在程式中，就是透過將 function pointer 指向不同 function 的啟始記憶體位置，來執行不同的 function。


參考資料

• Lab 3-2: Function Pointer