这世界有10种人，一种人懂二进制，另一种人不懂二进制
——鲁迅大家好，我是良许
二进制文件是我们几乎每天都需要打交道的文件类型，但很少人知道他们的工作原理
这里所讲的二进制文件，是指一些可执行文件，包括你天天要使用的 Linux 命令，也是二进制文件的一种
Linux 系统给我们提供了非常多用于分析二进制文件的工具，不管你在 Linux 下从事的是何种工作，知道这些工具也会让你对你的系统更加了解
在本文中，将介绍几种最常用的用于分析二进制文件的工具及命令，这些工具在大部分发行版里可以直接使用，如果不能直接用的话，可以自行安装
filefile 命令用于分析文件的类型
如果你需要分析二进制文件，可以首先使用 file 命令来切入
我们知道，在 Linux 下，一切皆文件，但并不是所有的文件都具有可执行性，我们还有各种各样的文件，比如：文本文件，管道文件，链接文件，socket文件，等等
在对一个文件进行分析之前，我们可以首先使用 file 命令来分析它们的类型
当然除此之外，我们还可以看到一些其它信息
$ file /bin/pwd/bin/pwd: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=0d264bacf2adc568f0e21cbcc9576df434c44380, strippedlddldd 命令可以用于分析可执行文件的依赖
我们使用 file 命令来分析一个可执行文件的时候，有时候可以看到输出中有 dynamically linked 这样的字眼
这个是啥意思呢？大部分程序，都会使用到第三方库，这样就可以不用重复造轮子，节约大量时间
最简单的，我们写C程序代码的话，肯定会使用到 libc 或者 glibc 库
当然，除此之外，还可能使用其它的库
那我们在什么情况下需要分析程序的依赖库呢？有一个场景大家肯定经历过
你去你同事那边拷备他写好的程序放到自己的环境下运行，有时候可能会跑不起来
当然跑不起来的原因可能很多，但其中一个原因可能就是缺少对应的依赖库
这时候，ldd 就派上用场了
它可以分析程序需要一些什么依赖库，你只要把对应的库放在对应的位置就可以了
$ ldd /bin/pwd linux-vdso.so.1 => (0x00007ffeb73e5000) libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f908b321000) /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f908b6ef000)ltraceltrace的功能是能够跟踪进程的库函数调用
我们可以使用 ldd 命令来找到程序的依赖库，但是，一个库里少则几个，多则几千个函数，怎么知道现在程序调用的是什么函数呢？ltrace 命令就是用来做这个事的
在下面的例子里，我们可以看到程序调用的函数，以及传递进去的参数，同时你也可以看到函数调用的输出
$ ltrace /bin/pwd__libc_start_main(0x401760, 1, 0x7ffff6524cc8, 0x404a00 <unfinished ...>getenv("POSIXLY_CORRECT") = nilstrrchr("/bin/pwd", '/') = "/pwd"setlocale(LC_ALL, "") = "en_US.utf8"bindtextdomain("coreutils", "/usr/share/locale") = "/usr/share/locale"textdomain("coreutils") = "coreutils"__cxa_atexit(0x4022f0, 0, 0, 0x736c6974756572) = 0getopt_long(1, 0x7ffff6524cc8, "LP", 0x606d00, nil) = -1getcwd(nil, 0) = ""puts("/home/alvin"/home/alvin) = 12free(0x22bc030) = <void>exit(0 <unfinished ...>__fpending(0x7f3048865400, 0, 64, 0x7f3048865eb0) = 0fileno(0x7f3048865400) = 1__freading(0x7f3048865400, 0, 64, 0x7f3048865eb0) = 0__freading(0x7f3048865400, 0, 2052, 0x7f3048865eb0) = 0fflush(0x7f3048865400) = 0fclose(0x7f3048865400) = 0__fpending(0x7f30488651c0, 0, 3328, 0xfbad000c) = 0fileno(0x7f30488651c0) = 2__freading(0x7f30488651c0, 0, 3328, 0xfbad000c) = 0__freading(0x7f30488651c0, 0, 4, 0xfbad000c) = 0fflush(0x7f30488651c0) = 0fclose(0x7f30488651c0) = 0+++ exited (status 0) +++stracestrace 命令可以用于追踪程序运行过程中的系统调用及信号
通过上面的介绍，我们知道 ltrace 命令是用来追踪函数调用的
strace 命令类似，但它追踪的是系统调用
何为系统调用？简单说就是我们可以通过系统调用与内核进行交互，完成我们想要的任务
例如，如果我们想在屏幕上打印某些字符，可以使用 printf 或 puts 函数，而这两个都是 libc 的库函数，在更底层，他们都是调用 write 这个系统调用
$ strace -f /bin/pwdexecve("/bin/pwd", ["/bin/pwd"], [/ 24 vars /]) = 0brk(NULL) = 0xbc9000mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f918ba69000access("/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=38684, ...}) = 0mmap(NULL, 38684, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f918ba5f000close(3) = 0open("/lib64/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3read(3, "\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0\20&\2\0\0\0\0\0"..., 832) = 832fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=2156160, ...}) = 0mmap(NULL, 3985888, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7f918b47b000mprotect(0x7f918b63e000, 2097152, PROT_NONE) = 0mmap(0x7f918b83e000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1c3000) = 0x7f918b83e000mmap(0x7f918b844000, 16864, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f918b844000close(3) …………+++ exited with 0 +++hexdumphexdump 命令用来查看二进制文件的 16 进制编码，但实际它能查看任何文件，而不限于二进制文件
一个二进制文件，如果你直接使用文本编辑器打开的话，将看到一堆乱码
这时候，你就可以使用 hexdump 命令来查看它的内容了
hexdump 的显示格式是：左边是字节序号，中间是文件的 16 进制编码，如果是可打印字符的话就会显示在右边
通过使用这个命令，我们就可以大概知道这个二进制文件里面有什么内容，后面要做什么处理就比较方便了
$ hexdump -C /bin/pwd | 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 17 19 40 00 00 00 00 00 |..>.......@.....|00000020 40 00 00 00 00 00 00 00 50 7a 00 00 00 00 00 00 |@.......Pz......|00000030 00 00 00 00 40 00 38 00 09 00 40 00 1e 00 1d 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.@.............|stringsstrings 命令可以用来打印二进制文件中可显示的字符
什么是可显示字符？简单说你在显示器上看到的字符都是可显示字符，比如：abcABC,.:
我们知道，一个二进制文件里面的内容很多是非显示字符，所以无法直接用文本处理器打开
程序在被开发的时候，我们经常会加一些调试信息，比如：debug log, warn log, error log，等等
这些信息我们就可以使用 strings 命令看得到
$ strings /bin/pwd | head/lib64/ld-linux-x86-64.so.2libc.so.6fflushstrcpy__printf_chkreaddirsetlocalembrtowcstrncmpoptindreadelfreadelf 一般用于查看 ELF 格式的文件信息
ELF（Executable and Linkable Format）即可执行连接文件格式，是一种比较复杂的文件格式，但其应用广泛
当你使用 file 命令发现某个文件是 ELF 文件时，你就可以使用 readelf 命令来读取这个文件的信息
$ readelf -h /bin/pwdELF 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: 0x401917 Start of program headers: 64 (bytes into file) Start of section headers: 31312 (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: 30 Section header string table index: 29objdumpobjdump是用查看目标文件或者可执行的目标文件的构成的GCC工具
我们知道，程序在开发完成之后，需要经过编译，才可以生成计算机可以识别的二进制文件
我们写的代码计算机不能直接执行，需要编译成汇编程序，计算机才能依次执行
objdump 命令可以读取可执行文件，然后将汇编指令打印出来
所以如果你想看懂 objdump 的结果，你就需要有一些汇编基础才可以
2020 精选 阿里/腾讯等一线大厂 面试、简历、进阶、电子书 私聊我回复「资料」免费获取$ objdump -d /bin/pwd | head/bin/pwd: file format elf64-x86-64Disassembly of section .init:0000000000401350 <.init>: 401350: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp 401354: 48 8b 05 6d 5c 20 00 mov 0x205c6d(%rip),%rax # 606fc8 <__ctype_b_loc@plt+0x205878> 40135b: 48 85 c0 test %rax,%raxnmnm命令主要是列出目标文件的符号（说白了就是一些函数和全局变量等）
如果你编译出来的程序没有经过 strip ，那么 nm 命令可以挖掘出隐含在可执行文件中的重大秘密
它可以帮你列出文件中的变量及函数，这对于我们进行反向操作具有重大意义
下面我们通过一小段简单的程序来讲解 nm 命令的用途
在编译这个程序时，我们加上了 -g 选项，这个选项可以使编译出来的文件包含更多有效信息
$ cat hello.c #include <stdio.h>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$ $ ./hello Hello 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__$gdbgdb 就是所谓的 GNU debugger
gdb 大家或多或少都有听说过
我们在使用一些 IDE 写代码的时候，可以进行打断点、步进、查看变量值等方式调试，其实这些 IDE 底层调用的也是 gdb
对于 gdb 的用法，可以写很多，本文就暂且不深入了
下面先演示一小段 gdb 最基础的功能
$ 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/./hello Breakpoint 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![Inferior 1 (process 29620) exited normally](gdb) q$小结如果你在 Linux 下进行程序开发的时候，那么你免不了跟二进制文件打交道
熟练使用以上介绍的 10 个命令，将会对你的工作产生很大的帮助