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ELF文件格式分析

1. ELF文件格式概述

ELF（Executable and Linkable Format，可执行连接格式）是Linux系统中用于存储程序和库的文件格式。ELF文件可分为三种类型：

目标文件在程序链接和执行过程中发挥重要作用。

2. ELF文件头（ELF Header）分析

ELF文件头位于文件开头，记录文件的组织信息。通过分析ELF文件头，我们可以了解文件的类型、体系结构、版本、入口点等关键信息。

• 文件头结构：
  • e_ident：16字节，包含文件特性和机器无关信息，开头固定值为0x7f和ELF字符。
  • e_type：2字节，文件类型标识。
  • e_machine：2字节，运行所需的体系结构。
  • e_version：4字节，文件版本。
  • e_entry：4字节，程序入口地址。
  • e_phoff：4字节，程序头表偏移。
  • e_shoff：4字节，段表偏移。
  • e_flags：4字节，处理器特定标志。
  • e_ehsize：2字节，文件头大小。
  • e_phentsize：2字节，程序头表条目大小。
  • e_phnum：2字节，程序头表条目数。
  • e_shentsize：2字节，段头表条目大小。
  • e_shnum：2字节，段头表条目数。
  • e_shstrndx：2字节，段名称字符串表在段头表中的索引。

3. 生成目标文件并分析

编写一个简单的C程序elf1.c：

#include 
   
    void main() {    int a = 20135318;    printf("Hello %d", a);}
   

生成目标文件elf1.o：

gcc -c elf1.c -o elf1.o

使用ls -l elf1.o查看文件大小：

ls -l elf1.o

文件大小为1032字节。使用readelf -a elf1.o查看ELF头信息。

4. 分析ELF文件头内容

通过readelf -a elf1.o获取ELF头信息：

• e_ident：7f454c46010101000000000000000000，表示这是一个ELF32文件。
• e_type：0x0001，表示是可重定向文件。
• e_machine：0x0003，表示Intel 80386体系结构。
• e_version：0x00000001，表示文件版本。
• e_entry：0x00000000，没有入口点。
• e_phoff：0x00000000，程序头表偏移为0。
• e_shoff：0x00000124，段表偏移为124字节。
• e_ehsize：0x34，文件头大小为52字节。
• e_phentsize：0x0000，程序头表条目大小为0。
• e_phnum：0x0000，程序头表条目数为0。
• e_shentsize：0x0028，段头表条目大小为32字节。
• e_shnum：0x000d，段头表条目数为13。
• e_shstrndx：0x000a，段名称字符串表在段头表中的索引为10。

5. 分析段表和符号表

使用objdump -x elf1.o查看段信息：

• 段表：包含13个段头条目。
• 符号表：存储程序中的符号信息。

使用readelf -s elf1.o查看段信息：

• .text段：存储可执行指令，偏移为0x000034，大小为0x0000192。
• .data段：存储全局变量，偏移为0x0000440，大小为0x0000192。
• .strtab：存储字符串，偏移为0x0001f08，大小为0x0000238。
• .symtab：存储符号名称，偏移为0x00018f0，大小为0x0000618。
• .rodata：存储只读数据，偏移为0x00005e0，大小为0x000000c。

6. 分析文本段内容

通过hexdump -s 52 -n 39 -C elf1查看.text段内容：

00000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000

通过objdump -d elf1反汇编获取指令码：

00000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000

7. 总结

通过对ELF文件头、段表和符号表的分析，我们可以深入理解ELF文件的组织结构和内存布局。这对于程序开发、调试和优化具有重要意义。