linux程序保护机制gcc编译选项
预备知识：
计算机内存的结构通常包括以下几个主要部分：
1.代码段(Code Segment)：也称为文本段，存储程序的可执行指令。代码段是被标记为可执行的，程序从代码段中获取指令并执行。
2.数据段(Data Segment)：也称为全局数据段，存储全局变量和静态变量的数据。数据段在程序加载时被初始化，其大小在编译时确定。
3.堆(Heap):堆是用于动态分配内存的区域。在堆上分配的内存由程序员手动管理，可以通过函数(如malloc(0和free0)进行申请和释放。堆的大小可以根据需要动态增长或缩小。
4.栈(Stack)：栈是用于管理函数调用和局部变量的内存区域。栈上的内存由编译器自动管理，存储函数调用过程中的局部变量、函数参数、返回地址等数据。栈的大小是固定的，并且在程序运行期间是动态变化的。
5.常量区(Constant Area):常量区存储常量值，如字符串常量和全局的const修饰的变量。这些常量在程序运行期间是不可修改的。
6.未初始化数据段(BSS Segment)：也称为bss段，存储未初始化的全局变量和静态变量。在程序加载时，未初始化的变量会被初始化为0或空值。
example code:
#include <stdio.h>int main() {printf("Hello, World!\n");return 0;
}
gcc hello.c -o hello
得到hello可执行文件
1. -pie
作用: -pie是一个编译器选项，用于在生成可执行文件时将其编译为位置无关可执行文件（Position Independent Executable，PIE）。PIE是一种可执行文件格式，它可以在内存中加载的任何地址上执行，而不依赖于固定的基地址。适用于需要增加代码执行的安全性的场景。
-pie参数与动态链接有密切的关系。具体来说，-pie参数用于生成位置无关的可执行文件，而位置无关的可执行文件通常与动态链接配合使用。
在动态链接中，可执行文件在运行时，需要依赖于动态链接器（ld.so或ld-linux.so）加载共享库（例如.so文件），以填充程序中的符号引用。这种方式允许多个可执行文件共享同一个共享库，减少内存使用并提高可执行文件的灵活性。
使用方法：
gcc -pie hello.c -o hello
验证-pie参数是否生效：
objdump -x hello
（objdump主要用于静态分析和反汇编目标文件、可执行文件和共享库）
若查找到与重定位相关的节，例如.rela.dyn和.rela.plt。如果这些节存在，则说明-pie参数已经生效，并且程序是以位置无关的方式编译的。
还可以查找DYNAMIC标志，以验证是否启用了动态链接。
使用readelf命令查看可执行文件的头部信息。
readelf -l hello
在输出中查找INTERP字段。如果该字段存在，并且显示了动态链接器的路径（如/lib/ld-linux.so.2），则说明可执行文件启用了动态链接。
2. -z noexecstack
-z noexecstack 是一个用于在Linux系统上编译可执行文件时的安全特性选项。当启用此选项时，它将堆栈标记为不可执行，意味着无法从堆栈中执行代码。这有助于防止某些类型的安全漏洞，如缓冲区溢出攻击。
使用方法：
要在编译过程中启用 -z noexecstack 选项，您需要使用兼容的编译器，如GCC，并将选项作为命令行参数传递。以下是一个使用此选项编译C程序的示例：
gcc -z noexecstack hello.c -o hello
验证 -z noexecstack 参数是否生效：
使用 readelf 命令来检查生成的可执行文件的头部信息。readelf 是一个用于查看和分析 ELF (Executable and Linkable Format) 格式文件的工具。
运行以下命令来查看可执行文件的头部信息：
readelf -l hello
在输出中查找 GNU_STACK 部分。如果 GNU_STACK 部分中存在 RWE（可读可写可执行）标志，则表示 -z noexecstack 选项未生效。如果 GNU_STACK 部分中存在 RW（可读可写）标志，则表示 -z noexecstack 选项生效。
3. -fstack-protector
CC_STACKPROTECT补丁的防溢出原理是： 在进程启动的时候， 在每个buffer的后面放置一个预先设置好的stack canary， 当buffer发生缓冲区溢出的时候， 肯定会破坏stack canary的值， 当stack canary的值被破坏的时候， 内核就会直接当机。
先写个简单的有溢出的程序：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>void test(void)
{char buff[64];memset(buff, 0x41, 128); //向64大小的buffer拷贝128字节， 肯定会发生缓冲区溢出。
}int main(void)
{test();return 0;
}
关闭no-stack-protector会报段错误：
wjr@WPF3N0KZ3:~$ gcc -o test test.c -fno-stack-protector
wjr@WPF3N0KZ3:~$ ./test
Segmentation fault
加上stack-protector：
wjr@WPF3N0KZ3:~$ gcc -o test test.c -fstack-protector
wjr@WPF3N0KZ3:~$ ./test
*** stack smashing detected ***: terminated
Aborted
这次程序打印了一条堆栈被溢出的信息，然后就自动退出了。
反汇编：
objdump -d test > hex
0000000000001120 <__do_global_dtors_aux>:1120: f3 0f 1e fa endbr64 1124: 80 3d e5 2e 00 00 00 cmpb $0x0,0x2ee5(%rip) # 4010 <__TMC_END__>112b: 75 2b jne 1158 <__do_global_dtors_aux+0x38>112d: 55 push %rbp112e: 48 83 3d c2 2e 00 00 cmpq $0x0,0x2ec2(%rip) # 3ff8 <__cxa_finalize@GLIBC_2.2.5>1135: 00 1136: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp1139: 74 0c je 1147 <__do_global_dtors_aux+0x27>113b: 48 8b 3d c6 2e 00 00 mov 0x2ec6(%rip),%rdi # 4008 <__dso_handle>1142: e8 09 ff ff ff call 1050 <__cxa_finalize@plt>1147: e8 64 ff ff ff call 10b0 <deregister_tm_clones>114c: c6 05 bd 2e 00 00 01 movb $0x1,0x2ebd(%rip) # 4010 <__TMC_END__>1153: 5d pop %rbp1154: c3 ret 1155: 0f 1f 00 nopl (%rax)1158: c3 ret 1159: 0f 1f 80 00 00 00 00 nopl 0x0(%rax)
使用-fstack-protector参数后， gcc在函数的开头放置了几条汇编代码：
112d: 55 push %rbp
112e: 48 83 3d c2 2e 00 00 cmpq $0x0,0x2ec2(%rip) # 3ff8 <__cxa_finalize@GLIBC_2.2.5>
1135: 00
1136: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
1195: e8 d6 fe ff ff call 1070 <memset@plt>119a: 90 nop119b: 48 8b 45 f8 mov -0x8(%rbp),%rax119f: 64 48 2b 04 25 28 00 sub %fs:0x28,%rax11a6: 00 00 11a8: 74 05 je 11af <test+0x46>11aa: e8 b1 fe ff ff call 1060 <__stack_chk_fail@plt>11af: c9 leave 11b0: c3 ret
在memset后，gcc要检查这个操作是否发生了堆栈溢出, 将保存在rbp的这个值与原来的值对比一下，
如果不相同， 说明堆栈发生了溢出，那么就会执行__stack_chk_fail这个函数， 这个函数是glibc实现的，
打印出上面看到的信息， 然后进程退出。