コグノスケ

ELFバイナリでSEGVその1 - 92バイト

目次: ベンチマーク

昨日（2020年7月3日の日記参照）試したところによると、C言語は0文字でSEGVするプログラムを書けました。

では、出力されたバイナリだと最短はいくつでしょうか？とりあえずベースとしてC言語の0文字SEGVプログラムの出力を見ます。

$ gcc -nostdlib a.c

/usr/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000001000

$ ls -la a.out

-rwxr-xr-x 1 katsuhiro katsuhiro 9528 Jul  3 04:11 a.out

なんと9KBもあります。readelfで見るとダイナミックリンカー関連のシンボルが含まれているようなので、staticオプションを付けてダイナミックリンカー関連のシンボルを消します。

$ echo -n  > a.c && gcc -nostdlib -static a.c

/usr/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000401000

$ ls -la a.out

-rwxr-xr-x 1 katsuhiro katsuhiro 968 Jul  3 04:12 a.out

$ strace ./a.out

execve("./a.out", ["./a.out"], 0x7ffc92c2b390 /* 46 vars */) = 0
--- SIGSEGV {si_signo=SIGSEGV, si_code=SEGV_MAPERR, si_addr=0x401000} ---
+++ killed by SIGSEGV +++
Segmentation fault

ログが大量に出るはずのstraceも、わずか1行しかログが出ません。何もしないバイナリにも関わらずa.outのサイズは1KB近くあります。

ツールでバイナリを削る

お手軽なバイナリのダイエットとして、実行に不要なセクションをstripします。

$ strip -R ".note.gnu.build-id" -R ".comment" a.out

$ ls -la a.out
-rwxr-xr-x 1 katsuhiro katsuhiro 376 Jul  3 04:18 a.out

それでも376バイト。まだでかいですね。

手でバイナリを削る

この376バイトのファイルを元にして、バイナリを手で削ります。加工の方針としては、

• ELFヘッダ（64バイト）とプログラムヘッダ（56バイト）を一部重ねる（-28バイト）
• 不要なプログラムヘッダ2つを消す（-56 x 2バイト）
• セクションヘッダを消す（-64 x 2バイト）
• .shstrtabセクションを消す（-16バイト）
• ELFヘッダの辻褄を合わせる

結果92バイトになりました。

$ ls -la a.out

-rwxrwxr-x+ 1 katsuhiro katsuhiro 92 Jul  3 05:43 a.out

SEGVする92バイトバイナリ、ELFヘッダ

SEGVする92バイトバイナリ、プログラムヘッダ

もっとアグレッシブにELFヘッダとプログラムヘッダを重ねれば、64バイトにできるかもしれません。

SEGVする92バイトバイナリの検証

このファイルを実行してみると、システムコールexecveがエラーを返さないで進むので、ELFファイルとして認識してもらえているようです。

$ strace ./a.out

execve("./a.out", ["./a.out"], 0x7fff2b4f74a0 /* 47 vars */) = 0
--- SIGSEGV {si_signo=SIGSEGV, si_code=SEGV_MAPERR, si_addr=0x400000001} ---
+++ killed by SIGSEGV +++
Segmentation fault

$ readelf -a a.out

ELF 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:               0x400000001
  Start of program headers:          36 (bytes into file)
  Start of section headers:          0 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         1
  Size of section headers:           0 (bytes)
  Number of section headers:         0
  Section header string table index: 0
There are no sections in this file.
There are no sections to group in this file.
Program Headers:
  Type           Offset             VirtAddr           PhysAddr
                 FileSiz            MemSiz              Flags  Align
  NULL           0x0000000000000000 0x0000000100380040 0x0000000000000000
                 0x0000000000000000 0x0000000000000000         0x1000
There is no dynamic section in this file.
There are no relocations in this file.
The decoding of unwind sections for machine type Advanced Micro Devices X86-64 is not currently supported.
Dynamic symbol information is not available for displaying symbols.
No version information found in this file.

一応readelfでも読めますし、そこそこ真っ当なファイルをキープできていると思います。