ARM ELF函数重定位

Posted 2021-01-15 gm-201705

ARM ELF的函数重定位与x86是一致的，但由于汇编指令不同，再鼓捣一遍。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main () {
        puts ("Hello world");
        sleep (1);
        FILE *fp = fopen ("1.c", "r");
        fclose (fp);
        exit (0);
}

通过 readelf -r 可以查看ELF中所有需要重定位的函数，我们以fopen()函数为例，分析其重定位过程。

$ arm-linux-androideabi-readelf -r elf_2

Relocation section ‘.rel.plt‘ at offset 0x278 contains 7 entries:
 Offset     Info    Type            Sym.Value  Sym. Name
00009ff4  00000516 R_ARM_JUMP_SLOT   00000000   fopen

首先main()函数中，通过 bl 82f4调用fopen()，82f4是一个16进制表示的地址，位于.plt节。

$ arm-linux-androideabi-objdump -d elf_2
000083c8 <main>:
...
    8404:       ebffffba        bl      82f4 <[email protected]>

 Disassembly of section .plt:
 
 000082f4 <[email protected]>:
    82f4:       e28fc600        add     ip, pc, #0, 12 @由于ARM三级流水，PC = 0x82f4 + 0x8
    82f8:       e28cca01        add     ip, ip, #4096
    82fc:       e5bcfcf8        ldr     pc, [ip, #3320]! @ip + 0xcf8 = 0x9ff4

以上三条指令执行完，从0x9ff4位置取值给pc，完成间接寻址的跳转。看一下0x9ff4处内容：

(gdb) p/x *0x9ff4
$1 = 0x82b0

程序跳转到0x82b0位置：

Disassembly of section .plt:

000082b0 <[email protected]>:
    82b0:       e52de004        push    {lr}            ; (str lr, [sp, #-4]!)
    82b4:       e59fe004        ldr     lr, [pc, #4]    ; 82c0 <[email protected]>
    82b8:       e08fe00e        add     lr, pc, lr
    82bc:       e5bef008        ldr     pc, [lr, #8]!
    82c0:       00001d18        andeq   r1, r0, r8, lsl sp

可以看到，这是.plt节的开始位置，IDA帮助我们做了一些显示的优化，所以其汇编结果与objdump看到的不同，它假装替我们完成了GOT的重定位过程，实际并非如此：

@ida的显示结果
.got:00009FF4 fopen_ptr       DCD __imp_fopen

下面解析一下.plt节开头的这几条指令：

@ 1. stack <- lr

@ 2. lr <- 0x1d18

@ 3. lr <- 0x82c0 + 0x1d18 = 0x9fd8

@ 4. pc <- [0x9fd8 + 0x8], lr <- 0x9fd8 + 0x8 = 0x9fe0

发现程序最终从0x9fe0地址处取值，并间接寻址将其作为地址跳转过去执行。使用gdb发现，此处静态值为0x0。显然这块地址内容，要由程序运行时动态补充的，否则这条指令将产生0地址访问异常。

(gdb) p/x *0x82c0
$1 = 0x1d18
(gdb) p/x *0x9fe0
$2 = 0x0
(gdb) 

原来GOT的前3项，是为系统预留的（GOT[0][1][2]），其中GOT[1]中是ELF中所有动态库构成的链表的指针，GOT[2]是_dl_runtime_resolve函数指针。这个函数将具体完成函数的重定向过程，并将结果反馈到GOT表中。

因此上面静态分析时，GOT这3个表项是没有值的，它们由加载器动态填充。

以前画的x86的图，同样适应 ARM：