assembly 如何使用GNU汇编程序(GAS)从相应的.s文件创建一个手写的ELF文件

qgzx9mmu  于 2023-10-19  发布在  其他
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简介

我正在尝试学习ELF文件，并尝试使用它们。目前，我正在学习教程here，它是关于创建一个32位ELF小文件，它只是以代码42退出。本教程使用NASM和ld创建ELF文件。但是，我想使用GNU Assembler (GAS)创建一个64位ELF文件（而不是32位），因为我对它有点熟悉（但不是使用它的Maven！）
我目前被困在教程的一部分，他们开始从头开始制作ELF文件-这涉及到编写ELF头和程序头。由于32位和64位ELF文件略有不同（例如，在ELF头大小方面），我的.s文件版本如下：

.intel_syntax noprefix
ehdr:
        .byte 0x7F
        .byte 0x45 # E
        .byte 0x4c # L
        .byte 0x46 # F
        .byte 0x02 # 64 bit ; CLASS
        .byte 0x01 # lsb ; DATA
        .byte 0x01 # ; VERSION
        .byte 0x00 # None/Sytem V ; OS ABI
        .8byte 0x0 # ABI VERSION + PADDING

        .2byte 0x02 # ET_EXEC ; E_TYPE
        .2byte 0x3E # AMD64 ; E_MACHINE
        .4byte 0x01 # 1 ; E_VERSION
        .8byte _start # ; E_ENTRY
        .8byte phdr - ehdr # offset into program header ; E_PHOFF
        .8byte 0x00 # offset into section header ; E_SHOFF
        .4byte 0x00 # flag ; E_FLAGS
        .2byte ehdrsize # ELF header size ; E_EHSIZE
        .2byte phdrsize # Program header size ; E_PHSIZE
        .2byte 0x01 # Number of program headers ; E_PHNUM
        .2byte 0x00 # Section header size ; E_SHENTSIZE
        .2byte 0x00 # Number of section headers ; E_SHNUM
        .2byte 0x00 # Section header string table index ; E_SHSTRNDX

DECLARE_ELF_HEADER_SIZE:
.set ehdrsize,  DECLARE_ELF_HEADER_SIZE - ehdr

phdr:
        .4byte 0x01 # PT_LOAD ; P_TYPE
        .4byte 0x00 # located at offset 0??? ; P_OFFSET
        .8byte ehdr # ; P_VADDR
        .8byte ehdr # ; P_PADDR
        .8byte filesize # ; P_FILESIZE
        .8byte filesize # ; P_MEMSZ
        .8byte 5 # R-X ; P_FLAGS
        .8byte 0x1000 # P_ALIGN

DECLARE_PHEADER_SIZE:
.set phdrsize, DECLARE_PHEADER_SIZE - phdr

_start:
        mov eax, 60
        mov edi, 42
        syscall

DECLARE_FILE_SIZE:
.set filesize, DECLARE_FILE_SIZE - ehdr

有关ELF文件头的更多信息可以通过查看相应的源代码here找到。由于我还在学习ELF文件，上述代码可能不正确（如果您发现任何错误，请告诉我！）

问题

假设上面的代码是正确的，我想将上面的.s文件转换为ELF文件。为此，本教程使用以下命令：

$ nasm -f bin -o a.out tiny.asm

但是，我无法找到我应该使用GAS来创建相应的ELF文件的相应命令，这就是我面临的问题。

What I Have Tried...

我尝试了各种方法。我将它们列在下面：
1.在SO上也有一个类似的问题，可以找到here。这种方法使用以下2个命令来获取相应的ELF文件：

$ as --64 -o test.o test.s 
$ ld -Ttext 200000 --oformat binary -o test.bin test.o

对.s文件运行我编写的相同命令，我确实得到了一个ELF文件，沿着以下警告：

ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000200000

**运行生成的ELF文件会出现分段错误，退出代码为139。**生成的文件的ELF头如下（通过运行readelf -h <output ELF file>获得）：

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x200078
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          0 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         1
  Size of section headers:           0 (bytes)
  Number of section headers:         0
  Section header string table index: 0
readelf: Error: the segment's file size is larger than its memory size

我相信分段错误的发生是因为Entry Point address很可能是不正确的（这也是由ld在错误消息中暗示的）。
1.在这种方法中，我修改了命令：

$ as --64 -o test.o test.s 
$ ld -Ttext 200000 --oformat binary -o test.bin test.o

到

$ as --64 -o test.o test.s (same as before) 
$ ld -nmagic -s test.o (changed)

这也会创建一个ELF文件，但再次出现以下警告：

ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000400078

**这再次暗示我们将得到一个分段错误，这确实是新ELF文件的情况。**该文件的ELF头是：

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x400078
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          0 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         1
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         0
  Section header string table index: 0

没有运气！
1.从ld给出的警告来看，我们可能希望在.s文件中添加.global _start。下面是包含这一行的新.s文件：

.intel_syntax noprefix
.global _start   # Added here
ehdr:
        .byte 0x7F
        .byte 0x45 # E
        .byte 0x4c # L
        .byte 0x46 # F
        .byte 0x02 # 64 bit ; CLASS
        .byte 0x01 # lsb ; DATA
        .byte 0x01 # ; VERSION
        .byte 0x00 # None/Sytem V ; OS ABI
        .8byte 0x0 # ABI VERSION + PADDING

        .2byte 0x02 # ET_EXEC ; E_TYPE
        .2byte 0x3E # AMD64 ; E_MACHINE
        .4byte 0x01 # 1 ; E_VERSION
        .8byte _start # ; E_ENTRY
        .8byte phdr - ehdr # offset into program header ; E_PHOFF
        .8byte 0x00 # offset into section header ; E_SHOFF
        .4byte 0x00 # flag ; E_FLAGS
        .2byte ehdrsize # ELF header size ; E_EHSIZE
        .2byte phdrsize # Program header size ; E_PHSIZE
        .2byte 0x01 # Number of program headers ; E_PHNUM
        .2byte 0x00 # Section header size ; E_SHENTSIZE
        .2byte 0x00 # Number of section headers ; E_SHNUM
        .2byte 0x00 # Section header string table index ; E_SHSTRNDX

DECLARE_ELF_HEADER_SIZE:
.set ehdrsize,  DECLARE_ELF_HEADER_SIZE - ehdr

phdr:
        .4byte 0x01 # PT_LOAD ; P_TYPE
        .4byte 0x00 # located at offset 0??? ; P_OFFSET
        .8byte ehdr # ; P_VADDR
        .8byte ehdr # ; P_PADDR
        .8byte filesize # ; P_FILESIZE
        .8byte filesize # ; P_MEMSZ
        .8byte 5 # R-X ; P_FLAGS
        .8byte 0x1000 # P_ALIGN

DECLARE_PHEADER_SIZE:
.set phdrsize, DECLARE_PHEADER_SIZE - phdr

_start:
        mov eax, 60
        mov edi, 42
        syscall

DECLARE_FILE_SIZE:
.set filesize, DECLARE_FILE_SIZE - ehdr

同样，我们使用以下命令为上述代码创建ELF文件：

$ as --64 -o test.o test.s 
$ ld -nmagic -s test.o

**这一次，我们没有得到任何错误，ELF文件做了它应该做的事情（即，退出代码42）。**此文件的ELF头是：

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x4000f0
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          0 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         1
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         0
  Section header string table index: 0

问题解决了，嗯？

不幸的是，我不这么认为。深入研究二进制文件会发现它不使用我们在.s文件中编写的手写ELF头：

gef➤  search-pattern 'ELF'
[+] Searching 'ELF' in memory
[+] In '/home/VM/Desktop/Experiments/ELF/a.out'(0x400000-0x401000), permission=r-x
  0x400001 - 0x400004  →   "ELF[...]"
  0x400079 - 0x40007c  →   "ELF[...]"

哎呀，它看起来像ld（或as，我不确定！）创建了自己的ELF头（从有2个位置包含字符串ELF这一事实可以看出。据我所知，0x400001处的ELF字符串是由ld（或as）贡献的，而0x400079处的字符串是我包含在.s文件中的。
然而，这违背了从头开始编写ELF文件的目的，包括ELF头和程序头！我也确信这个问题存在于我之前列出的方法1和方法2中，但由于它们无论如何都会退出分割错误，所以我没有在这些方法中强调这个问题。
现在，我不知道该怎么做，所以我非常感谢任何帮助正确构建ELF文件的帮助！
多谢了！

assembly

1条答案

按热度按时间
unftdfkk

unftdfkk1#

关于_start的消息是一个红鲱鱼。这通常用于填充入口点，但由于您手动完成了这一操作，并且没有使用链接器发出ELF头，因此它无关紧要。你搞错博士了。特别地，p_offset应该是8个字节，p_flags应该是4个字节，并放置为第二个字段。固定版本为：

.4byte 0x01 # PT_LOAD ; P_TYPE
    .4byte 5 # R-X ; P_FLAGS
    .8byte 0 # located at offset 0??? ; P_OFFSET
    .8byte ehdr # ; P_VADDR
    .8byte ehdr # ; P_PADDR
    .8byte filesize # ; P_FILESIZE
    .8byte filesize # ; P_MEMSZ
    .8byte 0x1000 # P_ALIGN
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