Interested Article - Executable and Linkable Format
- 2021-03-04
- 1
ELF ( англ. Executable and Linking Format — формат исполнимых и компонуемых файлов) — формат исполняемых двоичных файлов, используемый во многих современных UNIX-подобных операционных системах, таких как FreeBSD , Linux , Solaris и др.
История
Стандарт формата ELF изначально был разработан и опубликован компанией USL как часть двоичного интерфейса приложений операционной системы UNIX System V . Затем он был выбран комитетом TIS и развит в качестве переносимого формата для различных операционных систем, работающих на 32-разрядной аппаратной архитектуре Intel x86 . ELF быстро набрал популярность и, после того как компания HP расширила формат и опубликовала стандарт ELF-64, распространился и на 64-разрядных платформах.
Типы
Стандарт формата ELF различает несколько типов файлов:
- Перемещаемый файл — хранит инструкции и данные, которые могут быть связаны с другими объектными файлами . Результатом такой связи может быть совместно используемый объектный файл или исполняемый файл. К этому типу относятся объектные файлы статических библиотек.
- Совместно используемый объектный файл — также содержит инструкции и данные и может быть связан с другими перемещаемыми файлами и совместно используемыми объектными файлами, в результате чего будет создан новый объектный файл, либо при запуске программы на выполнение операционная система может динамически связать его с исполняемым файлом программы, в результате чего будет создан исполняемый образ программы. В последнем случае речь идет о совместно используемых библиотеках.
- Исполняемый файл — содержит полное описание, позволяющее системе создать образ процесса . В том числе: инструкции, данные, описание необходимых совместно используемых объектных файлов и необходимую символьную и отладочную информацию.
Формат
Каждый ELF файл состоит из следующих частей:
Заголовок файла
Заголовок файла (ELF Header) имеет фиксированное расположение в начале файла и содержит общее описание структуры файла и его основные характеристики, такие как: тип, версия формата,
архитектура процессора
, виртуальный адрес
точки входа
, размеры и смещения остальных частей файла. Заголовок имеет размер 52 байта для
32-битных
файлов или 64 для
64-битных
. Данное различие обуславливается тем, что в заголовке файла содержится три поля, имеющих размер указателя, который составляет 4 и 8 байт для 32- и 64-битных
процессоров
соответственно. Такими полями являются
e_entry
,
e_phoff
и
e_shoff
.
Размер | Название | Назначение | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
32 |
64 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_ident[16]
|
Общая характеристика файла.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_type
|
Тип файла.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_machine
|
Архитектура аппаратной платформы, для которой файл создан:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_version
|
Номер версии формата. На данный момент корректным считается только одно значение.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
e_entry
|
Виртуальный адрес точки входа, которому система передает управление при запуске процесса. Если у файла нет точки входа, это поле содержит
0
.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
e_phoff
|
Смещение таблицы заголовков программы от начала файла в байтах. Если у файла нет таблицы заголовков программы, это поле содержит
0
.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
e_shoff
|
Смещение таблицы заголовков секций от начала файла в байтах. Если у файла нет таблицы заголовков секций, это поле содержит
0
.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_flags
|
Связанные с файлом
флаги
, зависящие от процессора. При их отсутствии это поле содержит
0
.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_ehsize
|
Размер заголовка файла в байтах (
52
для 32-битных файлов и
64
для 64-битных).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_phentsize
|
Размер одного заголовка программы. Все заголовки программы имеют одинаковый размер (
32
для 32-битных файлов и
56
для 64-битных).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_phnum
|
Число заголовков программы. Если у файла нет таблицы заголовков программы, это поле содержит
0
.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_shentsize
|
Размер одного заголовка секции. Все заголовки секций имеют одинаковый размер (
40
для 32-битных файлов и
64
для 64-битных).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_shnum
|
Число заголовков секций. Если у файла нет таблицы заголовков секций, это поле содержит
0
.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
e_shstrndx
|
Индекс записи в таблице заголовков секций, описывающей таблицу названий секций (обычно эта таблица называется
.shstrtab
и представляет собой отдельную секцию). Если файл не содержит таблицы названий секций, это поле содержит
0
.
|
Таблица заголовков программы
Таблица заголовков программы содержит заголовки, каждый из которых описывает отдельный сегмент программы и его атрибуты либо другую информацию, необходимую операционной системе для подготовки программы к исполнению.
Данная таблица может располагаться в любом месте файла, её местоположение (смещение относительно начала файла) описывается в поле
e_phoff
заголовка ELF.
При анализе структуры заголовка программы можно обнаружить различное местоположение поля
p_flags
для 32- и 64-битных ELF файлов. Данное различие обуславливается
выравниванием
структуры для увеличения эффективности обработки.
Размер | Название | Назначение | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ELF
32 |
ELF
64 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
p_type
|
Тип сегмента, который описывает данный заголовок, или каким образом интерпретировать значения полей этого заголовка.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
p_flags
|
Флаги, относящиеся к сегменту (для ELF64).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
p_offset
|
Смещение сегмента от начала файла. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
p_vaddr
|
Виртуальный адрес сегмента в памяти, куда должен быть загружен сегмент при отображении в память. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
p_paddr
|
Физический адрес сегмента (для систем, в которых он важен). | |||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
p_filesz
|
Размер сегмента в файле. Может быть нулевым. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
p_memsz
|
Размер сегмента в памяти. Может быть нулевым. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
|
p_flags
|
Флаги, относящиеся к сегменту (для ELF32) (возможные значения см. выше). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
p_align
|
Выравнивание сегмента.
0
и
1
определяют отсутствие выравнивания. В противном случае должно быть положительной двойкой в определённой степени.
|
Таблица заголовков секций
Таблица заголовков секций содержит атрибуты секций файла. Данная таблица необходима только компоновщику, исполняемые файлы в наличии этой таблицы не нуждаются (ELF загрузчик её игнорирует). Предоставленную в таблице заголовков секций информацию компоновщик использует для оптимального размещения данных секций по сегментам при сборке файла с учётом их атрибутов.
Размер | Название | Назначение | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ELF
32 |
ELF
64 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
sh_name
|
Смещение строки, содержащей название данной секции, относительно начала таблицы названий секций. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
sh_type
|
Тип заголовка.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
sh_flags
|
Атрибуты секции.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
sh_addr
|
Если секция должна быть загружена в память при загрузке объектного файла, это поле указывает адрес, начиная с которого секция будет загружена, в противном случае поле содержит
0
.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
sh_offset
|
Смещение секции от начала файла в байтах. Секции типа
SHT_NOBITS
не занимают места в файле, для них данное поле содержит концептуальное местоположение в файле.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
sh_size
|
Размер секции в файле. Может быть нулевым. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
sh_link
|
Индекс ассоциированной секции. Данное поле может иметь различное предназначение в зависимости от типа заголовка.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
sh_info
|
Дополнительная информация о секции (возможные значения см. выше). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
sh_addralign
|
Необходимое выравнивание секции. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
sh_entsize
|
Размер в байтах каждой записи (в том случае, если секция содержит массив записей фиксированного размера, в противном случае поле содержит
0
).
|
Содержимое секций и сегментов
Утилиты
Существует множество утилит для работы с файлами формата ELF, основные из них содержатся в наборе программных инструментов GNU Binutils :
-
elfedit
— изменение заголовка файла ELF, часть набора GNU Binutils. -
objdump
— вывод информации об объектных файлах (в том числе и ELF), часть набора GNU Binutils. -
readelf
— вывод подробной информации об объектном файле формата ELF, часть набора GNU Binutils. -
elfdump
— вывод информации о ELF файле, часть набора GNU Binutils. -
elfutils
— альтернатива для GNU Binutils, официально доступна только для GNU/Linux , но существуют порты на другие операционные системы . -
file
— вывод небольшого количества информации о файлах известных программе форматов (доступна для большинства UNIX-подобных операционных систем ).
См. также
Примечания
- от 21 мая 2015 на Wayback Machine Edition 4.1 (1997-03-18)
- от 16 июня 2012 на Wayback Machine (англ.)
- от 1 июля 2015 на Wayback Machine
- . www.freshports.org. Дата обращения: 31 марта 2018. 16 февраля 2018 года.
Ссылки
- / Крис Касперски // Хакер. – 2005. – № 11/05 (83). – С. 106–110.
- ELF. Структура файлов
- 2021-03-04
- 1