這些簡單的命令和工具可以幫助你輕松完成分析二進制文件的任務。

“這個世界上有 10 種人：懂二進制的人和不懂二進制的人?！?/p>

我們每天都在與二進制文件打交道，但我們對二進制文件卻知之甚少。我所說的二進制，是指你每天運行的可執(zhí)行文件，從命令行工具到成熟的應用程序都是。

Linux 提供了一套豐富的工具，讓分析二進制文件變得輕而易舉。無論你的工作角色是什么，如果你在 Linux 上工作，了解這些工具的基本知識將幫助你更好地理解你的系統(tǒng)。

在這篇文章中，我們將介紹其中一些最流行的 Linux 工具和命令，其中大部分都是 Linux 發(fā)行版的一部分。如果沒有找到，你可以隨時使用你的軟件包管理器來安裝和探索它們。請記住：學習在正確的場合使用正確的工具需要大量的耐心和練習。

file

它的作用：幫助確定文件類型。

這將是你進行二進制分析的起點。我們每天都在與文件打交道，并非所有的文件都是可執(zhí)行類型，除此之外還有各種各樣的文件類型。在你開始之前，你需要了解要分析的文件類型。是二進制文件、庫文件、ASCII 文本文件、視頻文件、圖片文件、PDF、數(shù)據(jù)文件等文件嗎？

file命令將幫助你確定你所處理的文件類型。

$ file /bin/ls/bin/ls: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=94943a89d17e9d373b2794dcb1f7e38c95b66c86, stripped$$ file /etc/passwd/etc/passwd: ASCII text$

ldd

它的作用：打印共享對象依賴關系。

如果你已經(jīng)在一個可執(zhí)行的二進制文件上使用了上面的file命令，你肯定會看到輸出中的“動態(tài)鏈接”信息。它是什么意思呢？

在開發(fā)軟件的時候，我們盡量不要重造輪子。有一組常見的任務是大多數(shù)軟件程序需要的，比如打印輸出或從標準輸入/打開的文件中讀取等。所有這些常見的任務都被抽象成一組通用的函數(shù)，然后每個人都可以使用，而不是寫出自己的變體。這些常用的函數(shù)被放在一個叫l(wèi)ibc或glibc的庫中。

如何找到可執(zhí)行程序所依賴的庫？這就是ldd命令的作用了。對動態(tài)鏈接的二進制文件運行該命令會顯示出所有依賴庫和它們的路徑。

$ ldd /bin/ls linux-vdso.so.1 => (0x00007ffef5ba1000) libselinux.so.1 => /lib64/libselinux.so.1 (0x00007fea9f854000) libcap.so.2 => /lib64/libcap.so.2 (0x00007fea9f64f000) libacl.so.1 => /lib64/libacl.so.1 (0x00007fea9f446000) libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fea9f079000) libpcre.so.1 => /lib64/libpcre.so.1 (0x00007fea9ee17000) libdl.so.2 => /lib64/libdl.so.2 (0x00007fea9ec13000) /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fea9fa7b000) libattr.so.1 => /lib64/libattr.so.1 (0x00007fea9ea0e000) libpthread.so.0 => /lib64/libpthread.so.0 (0x00007fea9e7f2000)$

ltrace

它的作用：庫調用跟蹤器。

我們現(xiàn)在知道如何使用ldd命令找到一個可執(zhí)行程序所依賴的庫。然而，一個庫可以包含數(shù)百個函數(shù)。在這幾百個函數(shù)中，哪些是我們的二進制程序正在使用的實際函數(shù)？

ltrace命令可以顯示運行時從庫中調用的所有函數(shù)。在下面的例子中，你可以看到被調用的函數(shù)名稱，以及傳遞給該函數(shù)的參數(shù)。你也可以在輸出的最右邊看到這些函數(shù)返回的內容。

$ ltrace ls__libc_start_main(0x4028c0, 1, 0x7ffd94023b88, 0x412950 strrchr("ls", '/') = nilsetlocale(LC_ALL, "") = "en_US.UTF-8"bindtextdomain("coreutils", "/usr/share/locale") = "/usr/share/locale"textdomain("coreutils") = "coreutils"__cxa_atexit(0x40a930, 0, 0, 0x736c6974756572) = 0isatty(1) = 1getenv("QUOTING_STYLE") = nilgetenv("COLUMNS") = nilioctl(1, 21523, 0x7ffd94023a50) = 0<< snip >>fflush(0x7ff7baae61c0) = 0fclose(0x7ff7baae61c0) = 0+++ exited (status 0) +++$

hexdump

它的作用：以 ASCII、十進制、十六進制或八進制顯示文件內容。

通常情況下，當你用一個應用程序打開一個文件，而它不知道如何處理該文件時，就會出現(xiàn)這種情況。嘗試用vim打開一個可執(zhí)行文件或視頻文件，你屏幕上會看到的只是拋出的亂碼。

在hexdump中打開未知文件，可以幫助你看到文件的具體內容。你也可以選擇使用一些命令行選項來查看用 ASCII 表示的文件數(shù)據(jù)。這可能會幫助你了解到它是什么類型的文件。

$ hexdump -C /bin/ls | head00000000 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |.ELF............|00000010 02 00 3e 00 01 00 00 00 d4 42 40 00 00 00 00 00 |..>......B@.....|00000020 40 00 00 00 00 00 00 00 f0 c3 01 00 00 00 00 00 |@...............|00000030 00 00 00 00 40 00 38 00 09 00 40 00 1f 00 1e 00 |....@.8...@.....|00000040 06 00 00 00 05 00 00 00 40 00 00 00 00 00 00 00 |........@.......|00000050 40 00 40 00 00 00 00 00 40 00 40 00 00 00 00 00 |@.@.....@.@.....|00000060 f8 01 00 00 00 00 00 00 f8 01 00 00 00 00 00 00 |................|00000070 08 00 00 00 00 00 00 00 03 00 00 00 04 00 00 00 |................|00000080 38 02 00 00 00 00 00 00 38 02 40 00 00 00 00 00 |8.......8.@.....|00000090 38 02 40 00 00 00 00 00 1c 00 00 00 00 00 00 00 |8.@.............|$

strings

它的作用：打印文件中的可打印字符的字符串。

如果你只是在二進制中尋找可打印的字符，那么hexdump對于你的使用場景來說似乎有點矯枉過正，你可以使用strings命令。

在開發(fā)軟件的時候，各種文本/ASCII 信息會被添加到其中，比如打印信息、調試信息、幫助信息、錯誤等。只要這些信息都存在于二進制文件中，就可以用strings命令將其轉儲到屏幕上。

$ strings /bin/ls

readelf

它的作用：顯示有關 ELF 文件的信息。

ELF（可執(zhí)行和可鏈接文件格式）是可執(zhí)行文件或二進制文件的主流格式，不僅是 Linux 系統(tǒng)，也是各種 UNIX 系統(tǒng)的主流文件格式。如果你已經(jīng)使用了像file命令這樣的工具，它告訴你文件是 ELF 格式，那么下一步就是使用readelf命令和它的各種選項來進一步分析文件。

在使用readelf命令時，有一份實際的 ELF 規(guī)范的參考是非常有用的。你可以在這里找到該規(guī)范。

$ readelf -h /bin/lsELF Header: Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 Class: ELF64 Data: 2's complement, little endian Version: 1 (current) OS/ABI: UNIX - System V ABI Version: 0 Type: EXEC (Executable file) Machine: Advanced Micro Devices X86-64 Version: 0x1 Entry point address: 0x4042d4 Start of program headers: 64 (bytes into file) Start of section headers: 115696 (bytes into file) Flags: 0x0 Size of this header: 64 (bytes) Size of program headers: 56 (bytes) Number of program headers: 9 Size of section headers: 64 (bytes) Number of section headers: 31 Section header string table index: 30$

objdump

它的作用：從對象文件中顯示信息。

二進制文件是通過你編寫的源碼創(chuàng)建的，這些源碼會通過一個叫做編譯器的工具進行編譯。這個編譯器會生成相對于源代碼的機器語言指令，然后由 CPU 執(zhí)行特定的任務。這些機器語言代碼可以通過被稱為匯編語言的助記詞來解讀。匯編語言是一組指令，它可以幫助你理解由程序所進行并最終在 CPU 上執(zhí)行的操作。

objdump實用程序讀取二進制或可執(zhí)行文件，并將匯編語言指令轉儲到屏幕上。匯編語言知識對于理解objdump命令的輸出至關重要。

請記?。簠R編語言是特定于體系結構的。

$ objdump -d /bin/ls | head/bin/ls: file format elf64-x86-64Disassembly of section .init:0000000000402150 <_init@@Base>: 402150: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp 402154: 48 8b 05 6d 8e 21 00 mov 0x218e6d(%rip),%rax # 61afc8 <__gmon_start__> 40215b: 48 85 c0 test %rax,%rax$

strace

它的作用：跟蹤系統(tǒng)調用和信號。

如果你用過前面提到的ltrace，那就把strace想成是類似的。唯一的區(qū)別是，strace工具不是追蹤調用的庫，而是追蹤系統(tǒng)調用。系統(tǒng)調用是你與內核對接來完成工作的。

舉個例子，如果你想把一些東西打印到屏幕上，你會使用標準庫libc中的printf或puts函數(shù)；但是，在底層，最終會有一個名為write的系統(tǒng)調用來實際把東西打印到屏幕上。

$ strace -f /bin/lsexecve("/bin/ls", ["/bin/ls"], [/* 17 vars */]) = 0brk(NULL) = 0x686000mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f967956a000access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=40661, ...}) = 0mmap(NULL, 40661, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f9679560000close(3) = 0<< snip >>fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 1), ...}) = 0mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f9679569000write(1, "R2 RH ", 7R2 RH) = 7close(1) = 0munmap(0x7f9679569000, 4096) = 0close(2) = 0exit_group(0) = ?+++ exited with 0 +++$

nm

它的作用：列出對象文件中的符號。

如果你所使用的二進制文件沒有被剝離，nm命令將為你提供在編譯過程中嵌入到二進制文件中的有價值的信息。nm可以幫助你從二進制文件中識別變量和函數(shù)。你可以想象一下，如果你無法訪問二進制文件的源代碼時，這將是多么有用。

為了展示nm，我們快速編寫了一個小程序，用-g選項編譯，我們會看到這個二進制文件沒有被剝離。

$ cat hello.c#include int main() { printf("Hello world!"); return 0;}$$ gcc -g hello.c -o hello$$ file hellohello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=3de46c8efb98bce4ad525d3328121568ba3d8a5d, not stripped$$ ./helloHello world!$$$ nm hello | tail0000000000600e20 d __JCR_END__0000000000600e20 d __JCR_LIST__00000000004005b0 T __libc_csu_fini0000000000400540 T __libc_csu_init U __libc_start_main@@GLIBC_2.2.5000000000040051d T main U printf@@GLIBC_2.2.50000000000400490 t register_tm_clones0000000000400430 T _start0000000000601030 D __TMC_END__$

gdb

它的作用：GNU 調試器。

好吧，不是所有的二進制文件中的東西都可以進行靜態(tài)分析。我們確實執(zhí)行了一些運行二進制文件（進行分析）的命令，比如ltrace和strace；然而，軟件由各種條件組成，這些條件可能會導致執(zhí)行不同的替代路徑。

分析這些路徑的唯一方法是在運行時環(huán)境，在任何給定的位置停止或暫停程序，并能夠分析信息，然后再往下執(zhí)行。

這就是調試器的作用，在 Linux 上，gdb就是調試器的事實標準。它可以幫助你加載程序，在特定的地方設置斷點，分析內存和 CPU 的寄存器，以及更多的功能。它是對上面提到的其他工具的補充，可以讓你做更多的運行時分析。

有一點需要注意的是，一旦你使用gdb加載一個程序，你會看到它自己的(gdb)提示符。所有進一步的命令都將在這個gdb命令提示符中運行，直到你退出。

我們將使用我們之前編譯的hello程序，使用gdb來看看它的工作原理。

$ gdb -q ./helloReading symbols from /home/flash/hello...done.(gdb) break mainBreakpoint 1 at 0x400521: file hello.c, line 4.(gdb) info breakNum Type Disp Enb Address What1 breakpoint keep y 0x0000000000400521 in main at hello.c:4(gdb) runStarting program: /home/flash/./helloBreakpoint 1, main () at hello.c:44 printf("Hello world!");Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.17-260.el7_6.6.x86_64(gdb) bt#0 main () at hello.c:4(gdb) cContinuing.Hello world q$

結語

一旦你習慣了使用這些原生的 Linux 二進制分析工具，并理解了它們提供的輸出，你就可以轉向更高級和專業(yè)的開源二進制分析工具，比如radare2。