是否跳过/删除ELF文件中的PHDR程序标头以获取可执行文件？如果是这样，为什么？

Question

我正在为这个简单的C ++程序进行二进制编程，以了解ELF的程序头：

int main(){ }

编译：

❯ make
g++ -O0 -fverbose-asm -no-pie -o main main.cpp

我使用readelf -l main获得以下信息：

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x401020
There are 11 program headers, starting at offset 64

Program Headers:
  Type           Offset             VirtAddr           PhysAddr
                 FileSiz            MemSiz              Flags  Align
  PHDR           0x0000000000000040 0x0000000000400040 0x0000000000400040
                 0x0000000000000268 0x0000000000000268  R      0x8
  INTERP         0x00000000000002a8 0x00000000004002a8 0x00000000004002a8
                 0x000000000000001c 0x000000000000001c  R      0x1
      [Requesting program interpreter: /lib64/ld-linux-x86-64.so.2]
  LOAD           0x0000000000000000 0x0000000000400000 0x0000000000400000
                 0x00000000000004c0 0x00000000000004c0  R      0x1000
...

我在本文档中看到：PHDR的http://man7.org/linux/man-pages/man5/elf.5.html：

数组元素，如果存在，则指定局部程序头表本身的大小和大小，pro的文件和存储映像中公克。此细分类型可能不会出现超过一次写入文件。此外，只有在程序头表是内存映像的一部分该程序。如果存在，则必须在任何可加载的细分条目。

if present的出现让我想知道如果我跳过PHDR标头会发生什么。我使用vim的十六进制编辑器使用main来更改:%!xxd的二进制布局（是请务必在保存之前运行:%!xxd -r，否则它将不再是二进制文件）：

00000000: 7f45 4c46 0201 0100 0000 0000 0000 0000  .ELF............
00000010: 0200 3e00 0100 0000 2010 4000 0000 0000  ..>..... .@.....
00000020: 4000 0000 0000 0000 1839 0000 0000 0000  @........9......

至：

00000000: 7f45 4c46 0201 0100 0000 0000 0000 0000  .ELF............
00000010: 0200 3e00 0100 0000 2010 4000 0000 0000  ..>..... .@.....
00000020: 7800 0000 0000 0000 1839 0000 0000 0000  @........9......

（仅更改第20个字节），以跳过PHDR标头的长度。我再次运行readelf以确认它仍然是有效的ELF文件：

❯ readelf -l main

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x401020
There are 11 program headers, starting at offset 120

Program Headers:
  Type           Offset             VirtAddr           PhysAddr
                 FileSiz            MemSiz              Flags  Align
  INTERP         0x00000000000002a8 0x00000000004002a8 0x00000000004002a8
                 0x000000000000001c 0x000000000000001c  R      0x1
      [Requesting program interpreter: /lib64/ld-linux-x86-64.so.2]
  ...

令人惊讶的是，程序仍然可以完美执行。为什么我们甚至需要PHDR标头？对链接和/或其他情况有用吗？似乎在运行时根本没有使用过，所以为什么要放这个呢？

Answer 1

如果主程序的类型为ET_EXEC（非PIE），则可以在没有PT_PHDR的情况下运行。 PT_PHDR的主要用途是将标头中的（未重定位）地址与程序标头的实际运行时地址（由动态链接器通过aux向量中的AT_PHDR获得）进行比较，以确定偏移量PIE可执行文件已加载。

我不确定glibc对具有PT_PHDR的动态链接器的要求是什么，但是在musl libc中，我们仅需要它来计算此负载偏移量，否则根本就不会使用它。

Answer 2

我再次运行readelf以确认它仍然是有效的ELF文件：

请注意，尽管它是有效的ELF，但它现在已经破坏了程序头表中的第11个条目（因为您没有减少程序头的数量）。

而且令人惊讶的是，程序仍然可以完美执行。

此程序不使用动态链接器的any功能，因此，您破坏了其结构的事实并不明显。

现在尝试从libc.so.6调用某些例程，或调用dlopen和dlsym，看看是否仍然有效。

[查看GLIBC加载程序源（rtld.c），它确实非常关心PT_PHDR，所以如果没有它，事情仍然可以工作，我会感到惊讶。