Mach-O文件介绍之mach_header

Mach-O文件介绍之mach_header

Mach-O是OSX和iOS上的可执行二进制文件格式:Mach-Object。使用Mach-O（Mach对象）文件实现内核扩展，命令行工具，应用程序，框架和库（共享和静态）。

Mach-O文件具有以下数据区域（完整格式在OS X ABI Mach-O文件格式参考中描述）：
• 标题（Header）：指定文件的目标体系结构，如PPC，PPC64，IA-32或x86-64。
• 加载命令（Load commands）：在虚拟内存中指定文件的逻辑结构和文件的布局。
• 原始段数据（Raw segment data）：包含在加载命令中定义的段的原始数据。主要包含代码、数据，例如符号表，动态符号表等等。

iOS和OSX有两种类型的目标文件：Mach-O文件和通用二进制文件（胖文件）。它们之间的区别是：Mach-O文件包含一种架构（i386、x86_64、arm64等等）的对象代码，而胖文件可能包含若干不同架构对象代
码的对象文件。
Mach-O文件和胖文件的文件结构如下：

Mach-O文件.jpg

胖文件.jpg

Header

Mach-O有一个固定的文件头mach_header，格式如下图：

magic用于加载器判断该二进制文件用于32位还是64位。
cputype、cpusubtype作用是一样的，用于确保二进制文件适合并且可以在当前架构下运行。
filetype的可取值定义在头文件中。常见的值如下表。

flags定义在中

上表中可以看出，有两个flags和“执行”相关：MH_ALLOW_STACK_EXECUTION和MH_NO_HEAP_EXECTION.这两个flags都用于防止某些数据的执行，通常称为NX(Non-eXecutable).通过将数据所在的内存页面标记为不可执行，（一般情况下）可以防止黑客进行代码注入，因为黑客不能方便的执行数据段中的代码。如果试图执行数据段中的代码，则会引发一个硬件异常，进程会终止——让进程崩溃，从而避免执行注入的代码。
由于代码注入的常见方法时使用栈变量（即自动变量），因此默认情况下栈都标记为不可执行，而flags可以用于覆盖这种行为（非常危险）。堆则默认可执行。但是通过堆注入代码相对困难一些。
这两个flags的设置可以在系统级别进行：通过sysctl修改vm.allow_stack_exec和vm.allow_heap_exec变量。
在iOS中堆和栈都默认是不可执行的。

Mach-O的Header在Objective-C中定义为了如下结构体：

/*
 * The 32-bit mach header appears at the very beginning of the object file for
 * 32-bit architectures.
 */
struct mach_header {
    uint32_t    magic;      /* mach magic number identifier */
    cpu_type_t  cputype;    /* cpu specifier */
    cpu_subtype_t   cpusubtype; /* machine specifier */
    uint32_t    filetype;   /* type of file */
    uint32_t    ncmds;      /* number of load commands */
    uint32_t    sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
    uint32_t    flags;      /* flags */
};

/* Constant for the magic field of the mach_header (32-bit architectures) */
#define MH_MAGIC    0xfeedface  /* the mach magic number */
#define MH_CIGAM    0xcefaedfe  /* NXSwapInt(MH_MAGIC) */

/*
 * The 64-bit mach header appears at the very beginning of object files for
 * 64-bit architectures.
 */
struct mach_header_64 {
    uint32_t    magic;      /* mach magic number identifier */
    cpu_type_t  cputype;    /* cpu specifier */
    cpu_subtype_t   cpusubtype; /* machine specifier */
    uint32_t    filetype;   /* type of file */
    uint32_t    ncmds;      /* number of load commands */
    uint32_t    sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
    uint32_t    flags;      /* flags */
    uint32_t    reserved;   /* reserved */
};

/* Constant for the magic field of the mach_header_64 (64-bit architectures) */
#define MH_MAGIC_64 0xfeedfacf /* the 64-bit mach magic number */

本文作者： ctinusdev
原文链接： https://ctinusdev.github.io/2017/08/20/Mach-OBasis_Header/
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