PB173 - Binární programování Linux
III. Binární objektové soubory
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
30. 9. 2014
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30.9.2014      1 /20
Obsah cvičení
Q Objektové soubory Q ELF 0 libbfd
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/03 30. 9. 2014      2120
Sekce 1
Objektové soubory
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
3/20
Objektové soubory
a Vznikají při překladu i linkování
• Výstup překladače (gcc -c)
• Výstup linkeru jako:
• Dynamická knihovna
• Spustitelná binárka
• Literatura
• System V Application Binary Interface (ELF)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
4/20
Obsah objektových souborů
a Obvykle
• Informace o souboru
• Cílová architektura, struktura, ...
• Kód
• Data
• Ostatní informace potřebné k běhu/linkování
• Relokace, informace o symbolech atd.
• Ale také např.
• Ladicí informace
• Informace o překladači
• Tyto informace v oddílech (sekcích)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
5/20
Formáty objektových souborů
« Několik forem/standardů
• a.out (UNIX/starý Linux)
• ELF (Linux)
• COM (DOS, čistě kód+data, nic víc)
• COFF (UNIX, ELF ho převálcoval)
• MZ (DOS .exe)
• PE (Windows .exe, vychází z COFF)
Demo: DosBox a reboot přes COM (ea f o f f 00 f 0)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
6/20
Úkol
Práce s PE
O Stáhněte si nějakou Windows aplikaci
• Cokoliv, co je .exe (PE), např. putty
O Vypište si informace společné formátům (objdump -f) 0 Vypište si informace závislé na formátu (objdump -p)
• Zjistěte DLL, na kterých váš program závisí
O Porovnejte sekce s nějakým ELFem (objdump -h)
• Jakákoliv binárka z /usr/bin
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
7/20
Sekce 2
ELF
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
8/20
ELF
Executable and Linkable Formát
• Hlavní souborový formát na Linuxu
a Přenositelný, relokovatelný, rozšiřitelný
• Struktura
• ELF hlavička
• Hlavičky programové
• Při spouštění
• Hlavičky sekcí
• Při linkování, ladění apod.
• Sekce
• Odkazovány z obou typů hlaviček
a readelf je speciální objdump pro ELF
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
9/20
ELF hlavička
• readelf -h
• Magické číslo (0x7f 'E"L"F')
• Cílová architektura a stroj
• Počty hlaviček
Úkol
O Vypište ELF hlavičku O Zjistěte počet hlaviček
• Programových
• Sekcí
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/03 30. 9. 2014      10 / 20
Sekce
• readelf -S (obsah sekce: readelf -x)
• Vytvářené překladačem/linkerem
• Čtené překladačem/linkerem/interpretrem a Předdefinované sekce:
• .text: kód
• .data: nekonstantní data (proměnné)
• .rodata: konstantní data (řetězce apod.) a .bss: data, která se inicializují na 0
• . interp: interpretr
• . symtab: tabulka symbolů pro ladění (strip)
• . dynsym: tabulka symbolů pro dynamický linker
• .gnu_debugiink: odkaz na soubor s ladicími informacemi
Demo: ukázka sekcí
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30.9.2014      11 /20
Úkol
Práce se sekcemi
O Vytvořte si soubor s puts ("hello") a puts ("world") O Vytvořte si vlastní sekci s daty
int_attribute_((section(".data.my_section"))) x = 3;
O Vytvořte si vlastní sekci s funkcí (.text.my_section) O Přeložte do .o a poté i slinkujte
O Vypište si seznam sekcí v obou souborech (readelf -s) O Vypište si obsah sekcí (readelf -x)
• .rodata (zkuste ireadelf -p) 9 V .o: .data.my_section
• V .o: .text.my_section (zkuste i objdump -d)
Pozn.: tyto soubory nezahazujte.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
12/20
Sekce 3
libbfd
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
13/20
libbfd
a Knihovna pro práci s různými binárními formáty (bfd.h)
• a.out, ELF, PE, binární, ...
• Seznam: const char **bfd_target_list()
• A různými architekturami
• Seznam: const char **bfd_arch_list()
« Dokumentace
• https://sourceware.org/binutils/docs/bfd/
o Některá užitečná makra bez dokumentace (jen v bf d. h)
• Knihovny při překladu: gcc ... -lbfd -liberty -ldl -lz
• První je třeba volat void bfd_init()
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
14/20
libbfd: chyby
Jak zjistit, co se stalo?
« Poslední chyba: bfd_error_type bfd_get_error()
« Převod na text:
const char *bfd_errmsg(bfd_error_type error_tag)
Typicky:
if (Ibfdjunction (...) ) errx(1, "bfdjunction: %s", bfd_errmsg(bfd_get_error()));
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
15/20
Úkol
Vypište všechny formáty podporované vaší libbf d
O Nezapomeňte bf d_init
O Zavolejte bf d_target_list
O Vypište návratové hodnoty (v cyklu)
O Zavolejte bf d_arch_list
O Vypište návratové hodnoty (v cyklu)
O Přeložte a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
16/20
libbfd: soubory
• Otevření
• bfd *bfd_openr(const char *file, const char *target)
• bfd *bfd_openw(const char *file, const char *target)
• Jako target používejte NULL « Ověření
• Nutné před prací se souborem
• bfd_boolean bfd_check_format(bfd *abfd, bfd_format format)
• Jako format používejte bfd_object
a Zavření
a bfd_boolean bfd_close(bfd *abfd)
Příklad (bez ověření chyb):
abfd = bfd_openr(file, NULL); bfd_check_format(abfd, bfd_object); bfd_close(abfd);
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
17/20
Úkol
Doplňte otevírání souboru zadaného jako parametr programu
O Zavolejte bf d_openr O Zavolejte bfd_check_f ormat O Zavolejte bf d_ciose O Ověřujte návratové hodnoty podle manuálu o Vypisujte chyby při neúspěchu
O Přeložte a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
18/20
libbfd: sekce
a Iterace: bf d_map_over_sections
• Velikost: bf d_get_section_size
• Obsah:bfd_get_section_contents
a Vytvoření: bfd_make_section_with_f lags
• Nastavení velikosti: bf d_set_section_size
• Nastavení obsahu: bf d_set_section_contents
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
19/20
Úkol
Hexdump sekcí
O Iterujte přes sekce (bf d_map_over_sections) O Vypište údaje o každé sekci
• Název
• Velikosti
• Flagy
• Hexdump prvních 16 bytů obsahu O Přeložte
O Spusťte
• Pro ELF a Pro PE
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
30. 9. 2014
20/20