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“魔数”的来由

时间:10-08-11 栏目:系统技术篇 作者:鲁智森也有文化 评论:0 点击: 1,934 次

    ELF魔数 我们可以从前面readelf的输出看到,最前面的“Magic”的16个字节刚好对应“Elf32_Ehdr”的e_ident这个成员。这16个字节被ELF标准规定用来标识ELF文件的平台属性,比如这个ELF字长(32位/64位)、字节序、ELF文件版本,如图3-5所示。 

    最开始的4个字节是所有ELF文件都必须相同的标识码,分别为0x7F、0x45、0x4c、0x46,第一个字节对应ASCII字符里面的DEL控制符,后面3个字节刚好是ELF这3个字母的ASCII码。这4个字节又被称为ELF文件的魔数,几乎所有的可执行文件格式的最开始的几个字节都是魔数。比如a.out格式最开始两个字节为 0x01、0x07;PE/COFF文件最开始两个个字节为0x4d、0x5a,即ASCII字符MZ。这种魔数用来确认文件的类型,操作系统在加载可执行文件的时候会确认魔数是否正确,如果不正确会拒绝加载。

  接下来的一个字节是用来标识ELF的文件类的,0x01表示是32位的,0x02表示是64位的;第6个字是字节序,规定该ELF文件是大端的还是小端的(见附录:字节序)。第7个字节规定ELF文件的主版本号,一般是1,因为ELF标准自1.2版以后就再也没有更新了。后面的9个字节ELF标准没有定义,一般填0,有些平台会使用这9个字节作为扩展标志。

  各种魔数的由来

  a.out格式的魔数为0x01、0x07,为什么会规定这个魔数呢?

  UNIX早年是在PDP小型机上诞生的,当时的系统在加载一个可执行文件后直接从文件的第一个字节开始执行,人们一般在文件的最开始放置一条跳转(jump)指令,这条指令负责跳过接下来的7个机器字的文件头到可执行文件的真正入口。而0x01 0x07这两个字节刚好是当时PDP-11的机器的跳转7个机器字的指令。为了跟以前的系统保持兼容性,这条跳转指令被当作魔数一直被保留到了几十年后的今天。

  计算机系统中有很多怪异的设计背后有着很有趣的历史和传统,了解它们的由来可以让我们了解到很多很有意思的事情。这让我想起了经济学里面所谓的“路径依赖”,其中一个很有意思的叫“马屁股决定航天飞机”的故事在网上流传很广泛,有兴趣的话你可以在google以“马屁股”和“航天飞机”作为关键字搜索一下。

  ELF文件标准历史

  20世纪90年代,一些厂商联合成立了一个委员会,起草并发布了一个ELF文件格式标准供公开使用,并且希望所有人能够遵循这项标准并且从中获益。1993年,委员会发布了ELF文件标准。当时参与该委员会的有来自于编译器的厂商,如Watcom和Borland;来自CPU的厂商如IBM和Intel;来自操作系统的厂商如IBM和Microsoft。1995年,委员会发布了ELF 1.2标准,自此委员会完成了自己的使命,不久就解散了。所以ELF文件格式标准的最新版本为1.2。

  文件类型 e_type成员表示ELF文件类型,即前面提到过的3种ELF文件类型,每个文件类型对应一个常量。系统通过这个常量来判断ELF的真正文件类型,而不是通过文件的扩展名。相关常量以“ET_”开头,如表3-5所示。

 

声明: 本文由( 鲁智森也有文化 )原创编译,转载请保留链接: “魔数”的来由

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