计算机系统基础、LinkLab实验每个实验阶段（共5个）考察ELF文件组成与程序链接过程的不同方面知识阶段1：全局变量ó数据节阶段2：强符号与弱符号ó数据节阶段3：代码节修改阶段4：代码与重定

2023-11-19

LinkLab实验

1.实验目的与要求

（1）. 了解链接的基本概念和链接过程所要完成的任务。
（2）. 理解ELF目标代码和目标代码文件的基本概念和基本构成
（3）. 了解ELF可重定位目标文件和可执行目标文件的差别。
（4）. 理解符号表中包含的全局符号、外部符号和本地符号的定义。
（5）. 理解符号解析的目的和功能以及进行符号解析的过程。

2.实验原理与内容

每个实验阶段（共5个）考察ELF文件组成与程序链接过程的不同方面知识
阶段1：全局变量ó数据节
阶段2：强符号与弱符号ó数据节
阶段3：代码节修改
阶段4：代码与重定位位置
阶段5：代码与重定位类型

3.实验过程与结果

实验阶段1：

（1）首先我要以下代码，然而会出现一堆乱码

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（2）输入readelf -a phase1.o 查看elf文件内容，找到输出的.data 节中偏移量为32的位置。如下图：
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我的是0×60+0=0×60处
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（3）用hexedit phase1.o命令来修改phase1.o，并对phase1.o数据节中相应字节进行修改
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（4）删除前一个linkbomb，生成新的linkbomb，最后重新输出得到我们要的结果：
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实验阶段2

（1）输入readelf -a phase1.o 查看elf文件内容
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（2）可以发现COM未被赋初始值，需要打补丁phase2_patch.o
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得出偏移量为0
（3）创建文件，创建一个g_myCharArray，偏移量是0，根据ascii码表对比偏移量

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推算出学号

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实验阶段3

（1）objdump -d phase3.o 编译查看汇编代码
（2）根据编程思想要打印学号，那肯定打印在后，所以包含puts语句的myFunc1方法在后面，接收一个参数，这个参数应该是学号
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（3）myFunc2获取一个地址的值给到%rax寄存器
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（4）那就是先调用myFunc2函数获取学号赋值给%rax，然后mov %rax,%rdi设置参数在调用myFunc1。
需要注入的命令是call myFunc2mov %rax,%rdicall myFunc1call
call指令对应的机器码是e8 xx xx xx xx。
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（5）0x400593:e8 xx xx xx xx
0x400598:(下一条指令的地址)
MyFunc2的地址是0x40057d，计算0x400559到0x40057d的偏移量是-1b，即ff ff ff e5
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（6）0x400593:e8 e5 ff ff ff
0x400598:这里是mov %rax,%rdi，mov %rax,%rdi的机器码是48 89 c7
所以即
0x400593:e8 e5 ff ff ff (callmyFunc2)
0x400598:48 89 c7 (movq %rax,%rdi)
0x40059b:e8 xx xx xx xx (call myFunc1)
0x4005a0:(下一条指令的地址)myFunc1的地址是0x400562
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（7）0x4005a0到0x400562的偏移量是-3e即补码ff ff ff c2即
0x400593:e8 e6 ff ff ff (call myFunc2)
0x400598:48 89 c7 (movq %rax,%rdi)
0x40059b:e8 c2 ff ff ff (call myFunc1)
使用readelf -a phase3.o命令查看ELF数据
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objdump命令查看phase3.o
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（8）所以我们要注入的位置就是0x40+0x31=0x71
Hexedit phase3.o
将机器码写入0x71
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（9）根据前面的我们可以推出.data节是0x1a0，给学号赋值
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（10）编译运行查看结果

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实验阶段4

（1）readelf -o phase4.o 命令查看，查看phase4.o文件ELF数据
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（2）要修改这里的偏移值
从下图可以看出
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（3）一个是变量g_myCharArray一个是变量temp还有一个puts函数且g_myCharArray是位于.data节中偏移量为0(即value值)处temp是位于.data节中偏移量为0x14(即value值)处编译查看汇编代码
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用objdump查看汇编代码
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（4）观察可得，偏移量是要使变量和函数到0x6，0x11，0x19
需要把puts - 4的值设置成19
通过readelf命令得知开始为250
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重新查看汇编代

值已经更改
重新编译查看汇编代码
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（5）根据思考，0x11应该放学号数组，因为要赋值给%rdi传递给puts函数打印,0x6应该放temp回到上面已经发现”.data+10”(temp)组偏移量是这里,修改为6
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.data+0”组偏移量是这里，修改为11
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（6）编译运行查看结果

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实验阶段5

（5）编译查看汇编代码

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（2）此时可以发现myFunc是关键函数，用gdb调试

（3）查看发现g_guard等于1
下面会走到一个假的数组

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（4）查看一些0x601050的值，这个是真的

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（5）观察发现只要将0x601050和0x601040换一下就可以了，找到偏移量了，互换即
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编译gdb调试
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（6）成功调换
接下来更改数据为学号
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（7）从这里可以开出g_myCharArray是一个位于.data中偏移量为0x10处的
.data在0x90处
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所以g_myCharArray在0xA0处，修改为学号
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（8）编译运行，查看结果：

在这里插入图片描述实验总结：
通过此实验，我掌握了符号解析、符号定义分类、静态链接解析过程、符号表条目、重定位、动态链接、静态库的缺点、位置无关代码、数据和代码调用，还有的是关于地址的计算。基于ELF文件格式和程序链接过程的理解，修改给定二进制可重定位目标文件的数据内容、机器指令、重定位记录等部分。这个实验也运用到了实验一的设断点。实验过程中，我有遇到了bug，但通过了查询资料、上百度搜问，最后自己独立解决了bug。通过完成此次实验，不仅收获了很多知识，而且还锻炼了我的动手能力。解决了问题，完成了实验，感觉收获满满的，也有一定的成就感。

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