ELF 基本情報

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プログラムヘッダー

ローダーにELFをメモリにロードする方法を説明します:

bash
readelf -lW lnstat

Elf file type is DYN (Position-Independent Executable file)
Entry point 0x1c00
There are 9 program headers, starting at offset 64

Program Headers:
Type           Offset   VirtAddr           PhysAddr           FileSiz  MemSiz   Flg Align
PHDR           0x000040 0x0000000000000040 0x0000000000000040 0x0001f8 0x0001f8 R   0x8
INTERP         0x000238 0x0000000000000238 0x0000000000000238 0x00001b 0x00001b R   0x1
[Requesting program interpreter: /lib/ld-linux-aarch64.so.1]
LOAD           0x000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x003f7c 0x003f7c R E 0x10000
LOAD           0x00fc48 0x000000000001fc48 0x000000000001fc48 0x000528 0x001190 RW  0x10000
DYNAMIC        0x00fc58 0x000000000001fc58 0x000000000001fc58 0x000200 0x000200 RW  0x8
NOTE           0x000254 0x0000000000000254 0x0000000000000254 0x0000e0 0x0000e0 R   0x4
GNU_EH_FRAME   0x003610 0x0000000000003610 0x0000000000003610 0x0001b4 0x0001b4 R   0x4
GNU_STACK      0x000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x000000 0x000000 RW  0x10
GNU_RELRO      0x00fc48 0x000000000001fc48 0x000000000001fc48 0x0003b8 0x0003b8 R   0x1

Section to Segment mapping:
Segment Sections...
00
01     .interp
02     .interp .note.gnu.build-id .note.ABI-tag .note.package .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rela.dyn .rela.plt .init .plt .text .fini .rodata .eh_frame_hdr .eh_frame
03     .init_array .fini_array .dynamic .got .data .bss
04     .dynamic
05     .note.gnu.build-id .note.ABI-tag .note.package
06     .eh_frame_hdr
07
08     .init_array .fini_array .dynamic .got

前のプログラムには9つのプログラムヘッダーがあり、セグメントマッピング各セクションがどのプログラムヘッダー(00から08まで)に位置するかを示します。

PHDR - プログラムヘッダー

プログラムヘッダーテーブルとメタデータ自体を含みます。

INTERP

バイナリをメモリにロードするために使用するローダーのパスを示します。

ヒント: 静的リンクまたは静的PIEバイナリにはINTERPエントリがありません。その場合、動的ローダーは関与せず、それに依存する技術(例: ret2dlresolve)は無効になります。

LOAD

これらのヘッダーはバイナリをメモリにロードする方法を示すために使用されます。
LOADヘッダーはメモリの領域(サイズ、権限、アライメント)を示し、ELFバイナリのバイトをそこにコピーすることを示します。

例えば、2番目のものはサイズが0x1190で、0x1fc48に位置し、読み取りと書き込みの権限を持ち、オフセット0xfc48から0x528で埋められます(予約されたスペース全体は埋めません)。このメモリにはセクション.init_array .fini_array .dynamic .got .data .bssが含まれます。

DYNAMIC

このヘッダーはプログラムをライブラリ依存関係にリンクし、再配置を適用するのに役立ちます。**.dynamic**セクションを確認してください。

NOTE

これはバイナリに関するベンダーメタデータ情報を保存します。

  • x86-64では、readelf -n.note.gnu.property内のGNU_PROPERTY_X86_FEATURE_1_*フラグを表示します。IBTおよび/またはSHSTKが表示される場合、バイナリはCET(間接分岐追跡および/またはシャドウスタック)でビルドされています。これはROP/JOPに影響を与え、間接分岐ターゲットはENDBR64命令で始まり、リターンはシャドウスタックに対してチェックされます。詳細とバイパスノートについてはCETページを参照してください。

CET & Shadow Stack

GNU_EH_FRAME

デバッガーやC++例外処理ランタイム関数によって使用されるスタックアンワインドテーブルの位置を定義します。

GNU_STACK

スタック実行防止防御の構成を含みます。これが有効な場合、バイナリはスタックからコードを実行できません。

  • readelf -l ./bin | grep GNU_STACKで確認してください。テスト中に強制的に切り替えるには、execstack -s|-c ./binを使用できます。

GNU_RELRO

バイナリのRELRO(再配置読み取り専用)構成を示します。この保護は、プログラムがロードされた後、実行を開始する前に、メモリの特定のセクション(GOTinitおよびfiniテーブルなど)を読み取り専用としてマークします。

前の例では、0x1fc48に0x3b8バイトを読み取り専用としてコピーし、セクション.init_array .fini_array .dynamic .got .data .bssに影響を与えています。

RELROは部分的または完全である可能性があり、部分的なバージョンは**.plt.gotセクションを保護せず、これはレイジーバインディングに使用され、ライブラリのアドレスを最初に検索する際にこのメモリ空間に書き込み権限**が必要です。

攻撃技術や最新のバイパスノートについては、専用ページを確認してください:

Relro

TLS

スレッドローカル変数に関する情報を格納するTLSエントリのテーブルを定義します。

セクションヘッダー

セクションヘッダーはELFバイナリのより詳細なビューを提供します。

objdump lnstat -h

lnstat:     file format elf64-littleaarch64

Sections:
Idx Name          Size      VMA               LMA               File off  Algn
0 .interp       0000001b  0000000000000238  0000000000000238  00000238  2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
1 .note.gnu.build-id 00000024  0000000000000254  0000000000000254  00000254  2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
2 .note.ABI-tag 00000020  0000000000000278  0000000000000278  00000278  2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
3 .note.package 0000009c  0000000000000298  0000000000000298  00000298  2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
4 .gnu.hash     0000001c  0000000000000338  0000000000000338  00000338  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
5 .dynsym       00000498  0000000000000358  0000000000000358  00000358  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
6 .dynstr       000001fe  00000000000007f0  00000000000007f0  000007f0  2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
7 .gnu.version  00000062  00000000000009ee  00000000000009ee  000009ee  2**1
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
8 .gnu.version_r 00000050  0000000000000a50  0000000000000a50  00000a50  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
9 .rela.dyn     00000228  0000000000000aa0  0000000000000aa0  00000aa0  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
10 .rela.plt     000003c0  0000000000000cc8  0000000000000cc8  00000cc8  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
11 .init         00000018  0000000000001088  0000000000001088  00001088  2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
12 .plt          000002a0  00000000000010a0  00000000000010a0  000010a0  2**4
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
13 .text         00001c34  0000000000001340  0000000000001340  00001340  2**6
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
14 .fini         00000014  0000000000002f74  0000000000002f74  00002f74  2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
15 .rodata       00000686  0000000000002f88  0000000000002f88  00002f88  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
16 .eh_frame_hdr 000001b4  0000000000003610  0000000000003610  00003610  2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
17 .eh_frame     000007b4  00000000000037c8  00000000000037c8  000037c8  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
18 .init_array   00000008  000000000001fc48  000000000001fc48  0000fc48  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
19 .fini_array   00000008  000000000001fc50  000000000001fc50  0000fc50  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
20 .dynamic      00000200  000000000001fc58  000000000001fc58  0000fc58  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
21 .got          000001a8  000000000001fe58  000000000001fe58  0000fe58  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
22 .data         00000170  0000000000020000  0000000000020000  00010000  2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
23 .bss          00000c68  0000000000020170  0000000000020170  00010170  2**3
ALLOC
24 .gnu_debugaltlink 00000049  0000000000000000  0000000000000000  00010170  2**0
CONTENTS, READONLY
25 .gnu_debuglink 00000034  0000000000000000  0000000000000000  000101bc  2**2
CONTENTS, READONLY

それは、位置、オフセット、権限だけでなく、セクションが持つデータの種類も示しています。

メタセクション

  • 文字列テーブル: ELFファイルに必要なすべての文字列を含んでいます(ただし、プログラムで実際に使用されるものは含まれていません)。例えば、.text.dataのようなセクション名が含まれています。そして、もし.textが文字列テーブルのオフセット45にある場合、nameフィールドには番号45が使用されます。
  • 文字列テーブルの位置を見つけるために、ELFは文字列テーブルへのポインタを含んでいます。
  • シンボルテーブル: 名前(文字列テーブルのオフセット)、アドレス、サイズ、シンボルに関するその他のメタデータなど、シンボルに関する情報を含んでいます。

メインセクション

  • .text: 実行するプログラムの命令。
  • .data: プログラム内で定義された値を持つグローバル変数。
  • .bss: 初期化されていないグローバル変数(またはゼロに初期化)。ここにある変数は自動的にゼロに初期化されるため、バイナリに無駄なゼロが追加されるのを防ぎます。
  • .rodata: 定数グローバル変数(読み取り専用セクション)。
  • .tdataおよび.tbss: スレッドローカル変数が使用されるときの.dataおよび.bssのようなもの(C++の__thread_localまたはCの__thread)。
  • .dynamic: 以下を参照してください。

シンボル

シンボルは、プログラム内の名前付きの位置で、関数、グローバルデータオブジェクト、スレッドローカル変数などである可能性があります。

readelf -s lnstat

Symbol table '.dynsym' contains 49 entries:
Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
1: 0000000000001088     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   12 .init
2: 0000000000020000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT   23 .data
3: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND strtok@GLIBC_2.17 (2)
4: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND s[...]@GLIBC_2.17 (2)
5: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND strlen@GLIBC_2.17 (2)
6: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND fputs@GLIBC_2.17 (2)
7: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND exit@GLIBC_2.17 (2)
8: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND _[...]@GLIBC_2.34 (3)
9: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND perror@GLIBC_2.17 (2)
10: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _ITM_deregisterT[...]
11: 0000000000000000     0 FUNC    WEAK   DEFAULT  UND _[...]@GLIBC_2.17 (2)
12: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND putc@GLIBC_2.17 (2)
[...]

各シンボルエントリには以下が含まれます:

  • 名前
  • バインディング属性(weak, local または global):ローカルシンボルはプログラム自身によってのみアクセス可能ですが、グローバルシンボルはプログラムの外部で共有されます。weakオブジェクトは、例えば異なる関数によってオーバーライド可能な関数です。
  • タイプ:NOTYPE(タイプ指定なし)、OBJECT(グローバルデータ変数)、FUNC(関数)、SECTION(セクション)、FILE(デバッガ用のソースコードファイル)、TLS(スレッドローカル変数)、GNU_IFUNC(再配置用の間接関数)
  • セクション インデックス(位置)
  • (メモリ内のアドレス)
  • サイズ

GNUシンボルバージョニング (dynsym/dynstr/gnu.version)

現代のglibcはシンボルバージョンを使用します。.gnu.version.gnu.version_r にエントリが表示され、strlen@GLIBC_2.17 のようなシンボル名が見られます。動的リンカーはシンボルを解決する際に特定のバージョンを要求することがあります。手動で再配置を作成する際(例:ret2dlresolve)には、正しいバージョンインデックスを提供する必要があります。さもなければ、解決は失敗します。

ダイナミックセクション

readelf -d lnstat

Dynamic section at offset 0xfc58 contains 28 entries:
Tag        Type                         Name/Value
0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [libc.so.6]
0x0000000000000001 (NEEDED)             Shared library: [ld-linux-aarch64.so.1]
0x000000000000000c (INIT)               0x1088
0x000000000000000d (FINI)               0x2f74
0x0000000000000019 (INIT_ARRAY)         0x1fc48
0x000000000000001b (INIT_ARRAYSZ)       8 (bytes)
0x000000000000001a (FINI_ARRAY)         0x1fc50
0x000000000000001c (FINI_ARRAYSZ)       8 (bytes)
0x000000006ffffef5 (GNU_HASH)           0x338
0x0000000000000005 (STRTAB)             0x7f0
0x0000000000000006 (SYMTAB)             0x358
0x000000000000000a (STRSZ)              510 (bytes)
0x000000000000000b (SYMENT)             24 (bytes)
0x0000000000000015 (DEBUG)              0x0
0x0000000000000003 (PLTGOT)             0x1fe58
0x0000000000000002 (PLTRELSZ)           960 (bytes)
0x0000000000000014 (PLTREL)             RELA
0x0000000000000017 (JMPREL)             0xcc8
0x0000000000000007 (RELA)               0xaa0
0x0000000000000008 (RELASZ)             552 (bytes)
0x0000000000000009 (RELAENT)            24 (bytes)
0x000000000000001e (FLAGS)              BIND_NOW
0x000000006ffffffb (FLAGS_1)            Flags: NOW PIE
0x000000006ffffffe (VERNEED)            0xa50
0x000000006fffffff (VERNEEDNUM)         2
0x000000006ffffff0 (VERSYM)             0x9ee
0x000000006ffffff9 (RELACOUNT)          15
0x0000000000000000 (NULL)               0x0

The NEEDED directory indicates that the program 必要なライブラリを読み込む必要がある in order to continue. The NEEDED directory completes once the shared ライブラリが完全に動作し、使用可能になる for use.

Dynamic loader search order (RPATH/RUNPATH, $ORIGIN)

The entries DT_RPATH (deprecated) and/or DT_RUNPATH influence where the dynamic loader searches for dependencies. Rough order:

  • LD_LIBRARY_PATH (setuid/sgidまたはその他の「セキュア実行」プログラムでは無視される)
  • DT_RPATH (only if DT_RUNPATH absent)
  • DT_RUNPATH
  • ld.so.cache
  • default directories like /lib64, /usr/lib64, etc.

$ORIGIN can be used inside RPATH/RUNPATH to refer to the directory of the main object. From an attacker perspective this matters when you control the filesystem layout or environment. For hardened binaries (AT_SECURE) most environment variables are ignored by the loader.

  • Inspect with: readelf -d ./bin | egrep -i 'r(path|unpath)'
  • Quick test: LD_DEBUG=libs ./bin 2>&1 | grep -i find (shows search path decisions)

Priv-esc tip: Prefer abusing writable RUNPATHs or misconfigured $ORIGIN-relative paths owned by you. LD_PRELOAD/LD_AUDIT are ignored in secure-execution (setuid) contexts.

Relocations

The loader also must relocate dependencies after having loaded them. These relocations are indicated in the relocation table in formats REL or RELA and the number of relocations is given in the dynamic sections RELSZ or RELASZ.

readelf -r lnstat

Relocation section '.rela.dyn' at offset 0xaa0 contains 23 entries:
Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
00000001fc48  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    1d10
00000001fc50  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    1cc0
00000001fff0  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    1340
000000020008  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    20008
000000020010  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3330
000000020030  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3338
000000020050  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3340
000000020070  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3348
000000020090  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3350
0000000200b0  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3358
0000000200d0  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3360
0000000200f0  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3370
000000020110  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3378
000000020130  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3380
000000020150  000000000403 R_AARCH64_RELATIV                    3388
00000001ffb8  000a00000401 R_AARCH64_GLOB_DA 0000000000000000 _ITM_deregisterTM[...] + 0
00000001ffc0  000b00000401 R_AARCH64_GLOB_DA 0000000000000000 __cxa_finalize@GLIBC_2.17 + 0
00000001ffc8  000f00000401 R_AARCH64_GLOB_DA 0000000000000000 stderr@GLIBC_2.17 + 0
00000001ffd0  001000000401 R_AARCH64_GLOB_DA 0000000000000000 optarg@GLIBC_2.17 + 0
00000001ffd8  001400000401 R_AARCH64_GLOB_DA 0000000000000000 stdout@GLIBC_2.17 + 0
00000001ffe0  001e00000401 R_AARCH64_GLOB_DA 0000000000000000 __gmon_start__ + 0
00000001ffe8  001f00000401 R_AARCH64_GLOB_DA 0000000000000000 __stack_chk_guard@GLIBC_2.17 + 0
00000001fff8  002e00000401 R_AARCH64_GLOB_DA 0000000000000000 _ITM_registerTMCl[...] + 0

Relocation section '.rela.plt' at offset 0xcc8 contains 40 entries:
Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
00000001fe70  000300000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 strtok@GLIBC_2.17 + 0
00000001fe78  000400000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 strtoul@GLIBC_2.17 + 0
00000001fe80  000500000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 strlen@GLIBC_2.17 + 0
00000001fe88  000600000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 fputs@GLIBC_2.17 + 0
00000001fe90  000700000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 exit@GLIBC_2.17 + 0
00000001fe98  000800000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 __libc_start_main@GLIBC_2.34 + 0
00000001fea0  000900000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 perror@GLIBC_2.17 + 0
00000001fea8  000b00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 __cxa_finalize@GLIBC_2.17 + 0
00000001feb0  000c00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 putc@GLIBC_2.17 + 0
00000001fec0  000e00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 fputc@GLIBC_2.17 + 0
00000001fec8  001100000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 snprintf@GLIBC_2.17 + 0
00000001fed0  001200000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 __snprintf_chk@GLIBC_2.17 + 0
00000001fed8  001300000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 malloc@GLIBC_2.17 + 0
00000001fee0  001500000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 gettimeofday@GLIBC_2.17 + 0
00000001fee8  001600000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 sleep@GLIBC_2.17 + 0
00000001fef0  001700000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 __vfprintf_chk@GLIBC_2.17 + 0
00000001fef8  001800000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 calloc@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff00  001900000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 rewind@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff08  001a00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 strdup@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff10  001b00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 closedir@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff18  001c00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 __stack_chk_fail@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff20  001d00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 strrchr@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff28  001e00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 __gmon_start__ + 0
00000001ff30  002000000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 abort@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff38  002100000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 feof@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff40  002200000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 getopt_long@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff48  002300000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 __fprintf_chk@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff50  002400000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 strcmp@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff58  002500000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 free@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff60  002600000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 readdir64@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff68  002700000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 strndup@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff70  002800000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 strchr@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff78  002900000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 fwrite@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff80  002a00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 fflush@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff88  002b00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 fopen64@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff90  002c00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 __isoc99_sscanf@GLIBC_2.17 + 0
00000001ff98  002d00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 strncpy@GLIBC_2.17 + 0
00000001ffa0  002f00000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 __assert_fail@GLIBC_2.17 + 0
00000001ffa8  003000000402 R_AARCH64_JUMP_SL 0000000000000000 fgets@GLIBC_2.17 + 0

静的再配置

もしプログラムが好ましいアドレス(通常は0x400000)とは異なる場所にロードされる場合、アドレスがすでに使用されているか、ASLRやその他の理由によるものであれば、静的再配置はポインタを修正します。これにより、バイナリが好ましいアドレスにロードされることを期待していた値を持つポインタが修正されます。

例えば、R_AARCH64_RELATIV型の任意のセクションは、再配置バイアスに加算値を加えたアドレスを修正する必要があります。

動的再配置とGOT

再配置は外部シンボル(依存関係からの関数など)を参照することもあります。例えば、libCからのmalloc関数です。ローダーがlibCをアドレスにロードする際、malloc関数がロードされている場所を確認し、そのアドレスをGOT(グローバルオフセットテーブル)に書き込みます(再配置テーブルで示される)mallocのアドレスが指定されるべき場所です。

プロシージャリンクテーブル

PLTセクションは遅延バインディングを実行することを可能にします。これは、関数の位置の解決が最初にアクセスされたときに行われることを意味します。

したがって、プログラムがmallocを呼び出すと、実際にはPLT内のmallocの対応する位置(malloc@plt)を呼び出します。最初に呼び出されたときにmallocのアドレスを解決し、それを保存するので、次回mallocが呼び出されると、そのアドレスがPLTコードの代わりに使用されます。

攻撃に影響を与える現代のリンク動作

  • -z now(フルRELRO)は遅延バインディングを無効にします。PLTエントリは存在しますが、GOT/PLTは読み取り専用にマッピングされるため、GOT上書きret2dlresolveのような技術はメインバイナリに対しては機能しません(ライブラリは部分的にRELROのままである可能性があります)。参照してください:

Relro

  • -fno-pltはコンパイラがGOTエントリを直接介して外部関数を呼び出すようにします。これにより、call func@pltの代わりにmov reg, [got]; call regのような呼び出しシーケンスが見られます。これにより、投機的実行の悪用が減少し、PLTスタブ周辺のROPガジェットハンティングがわずかに変更されます。

  • PIEと静的PIE:PIE(ET_DYNとINTERPを持つ)は動的ローダーを必要とし、通常のPLT/GOT機構をサポートします。静的PIE(ET_DYNでINTERPなし)はカーネルローダーによって適用される再配置を持ち、ld.soはありません。ランタイムでのPLT解決は期待できません。

GOT/PLTが選択肢でない場合は、他の書き込み可能なコードポインタにピボットするか、libcへの古典的なROP/SROPを使用してください。

WWW2Exec - GOT/PLT

プログラム初期化

プログラムがロードされた後、実行する時間です。しかし、実行される最初のコードは必ずしもmain関数ではありません。これは、例えばC++ではグローバル変数がクラスのオブジェクトである場合、このオブジェクトはmainが実行される前に初期化されなければならないためです。

cpp
#include <stdio.h>
// g++ autoinit.cpp -o autoinit
class AutoInit {
public:
AutoInit() {
printf("Hello AutoInit!\n");
}
~AutoInit() {
printf("Goodbye AutoInit!\n");
}
};

AutoInit autoInit;

int main() {
printf("Main\n");
return 0;
}

これらのグローバル変数は .data または .bss に位置していますが、__CTOR_LIST____DTOR_LIST__ のリストには、初期化および破棄するオブジェクトが順序を保って格納されています。

C コードからは、GNU 拡張を使用して同じ結果を得ることが可能です :

c
__attributte__((constructor)) //Add a constructor to execute before
__attributte__((destructor)) //Add to the destructor list

コンパイラの観点から、main 関数が実行される前後にこれらのアクションを実行するために、init 関数と fini 関数を作成することが可能で、これらは動的セクションで INITFIN として参照され、ELF の init および fini セクションに配置されます。

他のオプションとして、INIT_ARRAY および FINI_ARRAY エントリの中で __CTOR_LIST____DTOR_LIST__ のリストを参照することが挙げられ、これらの長さは INIT_ARRAYSZFINI_ARRAYSZ によって示されます。各エントリは引数なしで呼び出される関数ポインタです。

さらに、PREINIT_ARRAY を持つことも可能で、これは INIT_ARRAY ポインタの 前に 実行される ポインタ です。

攻撃メモ

  • Partial RELRO の下では、これらの配列は ld.soPT_GNU_RELRO を読み取り専用に切り替える前にまだ書き込み可能なページに存在します。十分早く任意の書き込みを取得するか、ライブラリの書き込み可能な配列をターゲットにすることができれば、選択した関数でエントリを上書きすることによって制御フローをハイジャックできます。Full RELRO の下では、実行時に読み取り専用です。

  • 動的リンカーの遅延バインディングを悪用して、実行時に任意のシンボルを解決する方法については、専用ページを参照してください:

Ret2dlresolve

初期化順序

  1. プログラムがメモリにロードされ、静的グローバル変数が .data で初期化され、未初期化のものは .bss でゼロにされます。
  2. プログラムまたはライブラリのすべての 依存関係初期化 され、動的リンク が実行されます。
  3. PREINIT_ARRAY 関数が実行されます。
  4. INIT_ARRAY 関数が実行されます。
  5. INIT エントリがあれば、それが呼び出されます。
  6. ライブラリの場合、dlopen はここで終了し、プログラムの場合は 実際のエントリポイントmain 関数)を呼び出す時間です。

スレッドローカルストレージ (TLS)

これは C++ で __thread_local キーワードを使用して定義されるか、GNU 拡張 __thread を使用して定義されます。

各スレッドはこの変数のユニークな場所を維持するため、スレッドのみがその変数にアクセスできます。

これが使用されると、ELF では .tdata および .tbss セクションが使用されます。これは TLS 用の .data(初期化済み)および .bss(未初期化)に似ています。

各変数は、サイズと TLS オフセットを指定する TLS ヘッダーにエントリを持ち、これはスレッドのローカルデータ領域で使用されるオフセットです。

__TLS_MODULE_BASE はスレッドローカルストレージのベースアドレスを参照するために使用されるシンボルで、モジュールのすべてのスレッドローカルデータを含むメモリ内の領域を指します。

補助ベクタ (auxv) と vDSO

Linux カーネルは、ランタイムに役立つアドレスやフラグを含む補助ベクタをプロセスに渡します:

  • AT_RANDOM: glibc がスタックカナリアや他の PRNG シードに使用する 16 バイトのランダムデータを指します。
  • AT_SYSINFO_EHDR: vDSO マッピングのベースアドレス(__kernel_* システムコールやガジェットを見つけるのに便利)。
  • AT_EXECFNAT_BASEAT_PAGESZ など。

攻撃者として、もし /proc の下でメモリやファイルを読み取ることができれば、ターゲットプロセスでの情報漏洩なしにこれらを漏洩させることができます:

bash
# Show the auxv of a running process
cat /proc/$(pidof target)/auxv | xxd

# From your own process (helper snippet)
#include <sys/auxv.h>
#include <stdio.h>
int main(){
printf("AT_RANDOM=%p\n", (void*)getauxval(AT_RANDOM));
printf("AT_SYSINFO_EHDR=%p\n", (void*)getauxval(AT_SYSINFO_EHDR));
}

AT_RANDOMを漏洩させることで、そのポインタを参照できればカナリア値を取得できます。AT_SYSINFO_EHDRは、ガジェットを探すためのvDSOベースを提供したり、直接高速システムコールを呼び出すために使用できます。

References

  • ld.so(8) – Dynamic Loader search order, RPATH/RUNPATH, secure-execution rules (AT_SECURE): https://man7.org/linux/man-pages/man8/ld.so.8.html
  • getauxval(3) – Auxiliary vector and AT_* constants: https://man7.org/linux/man-pages/man3/getauxval.3.html

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