解密动态链接库的SO文件结构进行深度解析
2023-11-17 21:11:53
- SO文件结构概述
SO文件，又称为共享对象文件，是Linux系统中的一种动态链接库，它包含了预先编译的代码和数据，供其他程序调用。SO文件通常用于模块化开发，使代码能够被多个程序共享，从而提高代码的复用性和灵活性。
SO文件结构遵循ELF（可执行和链接格式）文件格式，其布局可分为以下几个部分：
- ELF头：包含有关SO文件的基本信息，如文件类型、体系结构、入口点等。
- 程序段：包含了SO文件中的可执行代码、数据和其它内容。
- 符号表：包含了SO文件中定义的所有符号（函数、变量等）及其地址。
- 重定位表：包含了SO文件中需要重定位的符号及其重定位信息。
- 动态字符串表：包含了SO文件中所有字符串的集合。
2. ELF头结构解析
ELF头位于SO文件的起始位置，其结构定义如下：
struct Elf64_Ehdr {
unsigned char e_ident[16]; // ELF文件魔数
Elf64_Half e_type; // 文件类型
Elf64_Half e_machine; // 体系结构
Elf64_Word e_version; // 文件版本
Elf64_Addr e_entry; // 入口点地址
Elf64_Off e_phoff; // 程序段表文件偏移
Elf64_Off e_shoff; // 节区表文件偏移
Elf64_Word e_flags; // 文件标志
Elf64_Half e_ehsize; // ELF头大小
Elf64_Half e_phentsize; // 程序段表项大小
Elf64_Half e_phnum; // 程序段表项数量
Elf64_Half e_shentsize; // 节区表项大小
Elf64_Half e_shnum; // 节区表项数量
Elf64_Half e_shstrndx; // 节区表字符串表索引
};
其中，e_ident字段是ELF文件的魔数，用于标识文件的类型。e_type字段表示文件的类型，如可执行文件、共享对象文件等。e_machine字段表示文件的体系结构，如x86、ARM等。e_entry字段是文件的入口点地址，即程序运行时的起始地址。e_phoff字段表示程序段表的偏移量，e_shoff字段表示节区表的偏移量。
3. 程序段结构解析
程序段是SO文件中的一块连续的内存区域，用于存储代码、数据等内容。程序段的结构定义如下：
struct Elf64_Phdr {
Elf64_Word p_type; // 程序段类型
Elf64_Off p_offset; // 程序段在文件中的偏移量
Elf64_Addr p_vaddr; // 程序段在内存中的虚拟地址
Elf64_Addr p_paddr; // 程序段在物理内存中的物理地址
Elf64_Xword p_filesz; // 程序段在文件中的大小
Elf64_Xword p_memsz; // 程序段在内存中的大小
Elf64_Word p_flags; // 程序段标志
Elf64_Word p_align; // 程序段对齐方式
};
其中，p_type字段表示程序段的类型，如代码段、数据段、堆栈段等。p_offset字段表示程序段在文件中的偏移量。p_vaddr字段表示程序段在内存中的虚拟地址。p_paddr字段表示程序段在物理内存中的物理地址。p_filesz字段表示程序段在文件中的大小。p_memsz字段表示程序段在内存中的大小。p_flags字段表示程序段的标志，如可读、可写、可执行等。p_align字段表示程序段的对齐方式。
4. 符号表结构解析
符号表是SO文件中定义的所有符号（函数、变量等）及其地址的集合。符号表的结构定义如下：
struct Elf64_Sym {
Elf64_Word st_name; // 符号名称在动态字符串表中的索引
unsigned char st_info; // 符号信息
unsigned char st_other; // 符号其他信息
Elf64_Half st_shndx; // 符号所在的节区索引
Elf64_Addr st_value; // 符号的值
Elf64_Xword st_size; // 符号的大小
};
其中，st_name字段表示符号名称在动态字符串表中的索引。st_info字段表示符号的信息，如符号的类型、绑定、可见性等。st_other字段表示符号的其他信息，如符号的弱引用、本地引用等。st_shndx字段表示符号所在的节区索引。st_value字段表示符号的值，即符号在内存中的地址。st_size字段表示符号的大小。
5. 重定位表结构解析
重定位表是SO文件中需要重定位的符号及其重定位信息的集合。重定位表的结构定义如下：
struct Elf64_Rela {
Elf64_Addr r_offset; // 重定位地址
Elf64_Xword r_info; // 重定位信息
Elf64_Sword r_addend; // 重定位加数
};
其中，r_offset字段表示重定位地址，即需要重定位的符号的地址。r_info字段表示重定位信息，如重定位的类型、符号的索引等。r_addend字段表示重定位加数，即重定位时需要添加的值。
6. 动态字符串表结构解析
动态字符串表是SO文件中所有字符串的集合。动态字符串表的结构定义如下：
struct Elf64_Dyn {
Elf64_Sxword d_tag; // 标签
union {
Elf64_Xword d_val; // 数值
Elf64_Addr d_ptr; // 地址
} d_un;
};
其中，d_tag字段表示标签，用于标识字符串的类型。d_un字段是一个联合体，可以存储数值或地址。
7. C++代码解析
以下是使用C++解析SO文件结构的示例代码：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cstring>
using namespace std;
int main() {
// 打开SO文件
ifstream file("path/to/so_file");
if (!file.is_open()) {
cerr << "Error: Unable to open SO file" << endl;
return -1;
}
// 读取ELF头
Elf64_Ehdr elf_header;
file.read((char *)&elf_header, sizeof(Elf64_Ehdr));
// 打印ELF头信息
cout << "ELF header information:" << endl;
cout << "Magic number: ";
for (int i = 0; i < 16; i++) {
printf("%02x ", elf_header.e_ident[i]);
}
cout << endl;
cout << "File type: " << elf_header.e_type << endl;
cout << "Machine: " << elf_header.e_machine << endl;
cout << "Version: " << elf_header.e_version << endl;
cout << "Entry point: " << hex << elf_header.e_entry << endl;
cout << "Program header table offset: " << hex << elf_header.e_phoff << endl;
cout << "Section header table offset: " << hex << elf_header.e_shoff << endl;
cout << "Flags: " << hex << elf_header.e_flags << endl;
cout << "ELF header size: " << elf_header.e_ehsize << endl;
cout << "Program header table entry size: " << elf_header.e_phentsize << endl;
cout << "Program header table number of entries: " << elf_header.e_phnum << endl;
cout << "Section header table entry size: " << elf_header.e_shentsize <<
