Linux如何分析可执行文件结构_LinuxELF文件解析

ELF文件由ELF头、程序头表、节头表及节与段组成，通过readelf、objdump、nm等工具可解析其结构，了解程序加载与符号解析机制。

Linux 下的可执行文件通常遵循 ELF（Executable and Linkable Format）格式，这是一种被广泛使用的二进制文件标准，适用于可执行文件、共享库、目标文件和核心转储。要分析 ELF 文件结构，需要了解其基本组成，并使用一系列工具进行解析。

ELF 文件基本结构

一个典型的 ELF 文件由以下几个关键部分组成：

• ELF 头（ELF Header）：位于文件开头，描述整个文件的组织结构，包括文件类型（可执行、共享库等）、目标架构（如 x86_64）、程序头表和节头表的位置与数量。
• 程序头表（Program Header Table）：列出运行时需要加载到内存的段（segments），如代码段（.text）、数据段（.data）。操作系统通过它来加载可执行文件。
• 节头表（Section Header Table）：包含文件中各个节（sections）的信息，如 .text、.data、.bss、.symtab（符号表）、.strtab（字符串表）等，主要用于链接和调试。
• 节（Sections）和段（Segments）：节是链接时的最小单位，段是运行时加载的单位。多个节可以合并到一个段中。

常用 ELF 分析工具

Linux 提供了多种命令行工具用于查看和解析 ELF 文件内容：

• readelf：专门用于显示 ELF 文件详细信息。例如：
  • readelf -h 显示 ELF 头信息。
  • readelf -l 显示程序头表（段信息）。
  • readelf -S 显示节头表（所有节的信息）。
  • readelf -s 显示符号表。
• objdump：功能更全面，可用于反汇编和查看节内容。
  • objdump -d 反汇编可执行代码段。
  • objdump -x 显示所有头部信息（类似 readelf 的综合输出）。
• nm：列出目标文件中的符号。
  • nm 显示符号及其类型（T 表示函数，D 表示初始化数据，B 表示未初始化数据等）。
• file：快速判断文件类型。
  • file 输出如 "ELF 64-bit LSB executable, x86-64" 等信息。
• hexdump / xxd：查看文件的原始字节。
  • xxd | head 查看文件前几行的十六进制表示，可用于观察 ELF 魔数（前4字节为 7f 45 4c 46）。

动手解析一个 ELF 可执行文件

以一个简单的 C 程序编译出的可执行文件为例：

#include 
int main() {
    printf("Hello, ELF!\n");
    return 0;
}

编译：
gcc -o hello hello.c

使用 readelf 查看 ELF 头：
readelf -h hello

输出会显示 Magic 字样（7f 45 4c 46）、Class（ELF32 或 ELF64）、Data 编码方式、版本、类型（EXEC 可执行）、机器架构（如 x86-64）、入口地址（Entry point address）、程序头表偏移、节头表偏移等。

再查看段信息：
readelf -l hello

可以看到 LOAD 段的虚拟地址、物理地址、文件偏移、大小、权限等，这些决定了程序如何被加载进内存。

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下载

查看节信息：
readelf -S hello

可以看到 .text（代码）、.data（已初始化数据）、.rodata（只读数据）、.symtab（符号表）、.strtab（字符串表）等节的位置和大小。

理解动态链接与符号解析

大多数可执行文件依赖共享库（如 libc）。可通过以下命令查看动态依赖：

• ldd hello 显示程序所依赖的共享库。
• readelf -d hello 查看动态段（.dynamic），其中包含 NEEDED 库名、重定位表位置、符号表索引等。

若程序使用了动态符号，符号解析会在运行时由动态链接器（/lib64/ld-linux-x86-64.so.2）完成。

基本上就这些。掌握 ELF 结构有助于理解程序加载、调试崩溃、逆向分析和安全防护。工具组合使用能深入挖掘二进制细节，是系统编程和安全研究的基础技能。