Gonagi

Dynamic Loading-1

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Dynamic Loader: 로딩 + 재배치

섹션 요소

  • .interp : 동적 링커(ld.so)의 full path 이름을 저장
  • .plt : 외부 참조 함수 이름 정보
  • .got : load-time에 ld.so가 재배치할 전역변수 주소
  • .got.plt : run-time에 ld.so가 재배치 할 (.plt와 대응되는) 함수들의 실제 주소

(RW-)를 (R—) + (RW-)로 재배치 하는 이유

  • 변경될 필요가 없는 영역은 Read-Only로 설정하고, 변경이 필요한 영역만 RW-로 유지하는 것이 더 안전하고 효율적인 방식이다.
    • 보안 강화
      • 실행 가능한 코드(.text)가 변경 가능(Read-Write)하면 보안 취약점이 발생할 수 있다.
    • 메모리 공유 최적화
      • 여러 프로세스가 같은 라이브러리 코드를 공유 가능
    • 페이지 보호
      • 잘못된 쓰기를 방지하여 Segmentation Fault 예방
    • 실행 성능 최적화
      • CPU 캐시 활용 최적화

Shared Library 생성 후 (정적) 링킹

  1. fPIC옵션으로 add.c, add.c를 컴파일한다.
  2. 동적 링커를 이용해 add.o, sub.o를 합쳐 공유 라이브러리 libcalc.so 생성
    • 심볼 해석이 동적 링킹으로 수행됨
  3. main.o, 내가 만든 공유 라이브러리(libcalc.so), 기존 라이브러리(libc.so)를 정적 링킹하여 실행파일 sum-d 생성
  4. 정적 로더(execve)로 실행(./sum-d)
    • ELF 헤더를 확인하여 실행 파일이 동적 링킹을 필요로 하는지 검사
  5. .interp 섹션을 참조하여 동적 링커를 로딩
    • .interp가 존재하므로 동적 링커가 실행되야 함
  6. 동적 링커가 .dynamic를 확인하여 필요한 모든 공유 라이브러리들(libcalc.so, libc.so)을 차례로 로딩
  7. 동적 링커가 (RW-) 세그먼트를 (R—, RW-)로 재배치
    • 메모리 보호 및 공유 최적화

정적 로딩 vs 동적 로딩 기준

  • 로딩 방식은 실행 파일이 정적/동적 라이브러리를 포함하는지 여부에 따라 결정됨

정적 로딩

  • 정적 라이브러리(*.a 또는 *.lib)만 사용한 경우

동적 로딩

  • 동적 라이브러리(*.so또는 *.dll)를 하나라도 사용한 경우
  • 실행할 때 정적 로더(execve())가 동작하지만, 결국 동적 로더(ld.so)가 공유 라이브러리를 로드하여 동적 로딩이 수행됨
  • 대부분의 프로그램은 표준 C 라이브러리를 포함하기 때문에, 대부분 동적 로딩을 수행함

리눅스 커널이 실행파일을 동적 로딩하는 과정

  1. ./sum-s : 사용자가 실행파일 실행
    • Shell이 해당 실행 파일을 찾아 실행 요청
  2. execve("sum-s") : Shell이 실행 파일 실행 요청
    • sum-s를 현재 프로세스에 적재하고 실행
  3. sys_execve() : 파일 시스템을 통해 sum-s 실행 파일 검색
    • 커널 모드로 전환
  4. do_execve() : 실행 파일 로딩 시작
    • 실행 파일의 형식을 확인하고(ELF), 적절한 실행 파일 로더를 선택함
  5. search_binary_hanlder() : 실행 파일 핸들러 선택
    • 실행 파일의 형식을 확인하고(ELF), 적절한 핸들러를 선택함
  6. load_elf_binary() : ELF 실행 파일을 메모리에 적재
  7. .interp 섹션 확인 및 동적 링커(ld-linux.so) 로드
  8. do_map() : 각 섹션(TEXT, DATA, BSS등)을 메모리에 적재
  9. start_thread(): EIP(명령어 포인터)를 ELF 실행 파일의 진입점(Entry Point)로 설정
    • 커널 모드에서 유저 모드로 전환
  10. 동적 링커(ld.so) 실행 및 공유 라이브러리 로딩 시작
    • ELF 실행 파일의 .dynamic 섹션을 참조하여 필요한 공유 라이브러리를 로드 시작
    • 11~12 반복
  11. _dl_map_object()를 호출하여 공유 라이브러리 매핑(1차 ping pong)
    • 공유 라이브러리를 적절한 메모리 영역에 매핑함
  12. dl_relocate_object()를 호출하여 심볼 재배치 (2차 ping pong)
    • RW-를RW- + R--로 분리
  13. 모든 공유 라이브러리가 로드되면 main() 실행

  1. 실행파일의 진입점 _start() 실행
  2. __libc_start_main()에서 실행 환경을 설정한 후 main() 호출
  3. main() 실행이 종료되면, exit()를 호출하여 프로그램 종료 과정 시작
  4. exit()내부에서 _destructor()가 실행되어 리소스 해제 및 정리 수행

출처

  • 숭실대학교 이정현 교수님 시스템 보안

그래프 뷰

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