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[原创]PE学习笔记
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发表于: 2020-5-20 10:58
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最近对PE文件学习了下，整理下来加深影响。文中的ASLR，在另个帖子有总结：这里
PE文件总体框架.
PE文件执行顺序. ( 摘自网络 )
分别介绍3个结构体
PE文件中的code(代码), data(数据), resource(资源)等按照属性分类储存在不同的节区, (1)这样分类便于统一和查看 (2)这样可以在一定程度上保护程序的安全性, 因为如果把所有的代码数据放在一起的话, 当我们向数据区写数据时, 若输入超过缓冲区的大小, 那么就有可能会将其下的code(指令)覆盖掉, 造成应用程序崩溃. PE文件就可以把相似属性的的数据保存在一个被称为"节区"的地方, 然后为每个节区设置不同的特性,访问权限等.
摘自 逆向工程核心原理
节区头是由IMAGE_SECTION_HEADER结构体组成的数组, 每个结构体对应一个节区
下图展示OD程序的各个节, 并将(.txt)节中的各成员值在上面依次标出
由于每个节区都有内存地址到文件偏移间的映射(RAW-RVA). 我们可以通过节区的VirtualAddress与PointerToRawData来从RVA->RAW.
注: 由于VirtualAddress是未对齐的大小,而SizeofRawData是对齐后的大小, 那么 VirtualAddress一般比SizeofRawData小. 但是也有例外, 就是当含有未初始化数据的节(如.bss), 在磁盘中未初始化数据是不占空间的, 但是到了内存, 未初始化的数据是要赋值占空间.
一般dll文件才有,DataDirectory[0]记录了RVA及Size.
用来描述模块（dll）中的导出函数的结构，如果一个模块导出了函数，那么这个函数会被记录在导出表中,从 库向其他PE文件提供服务
从导出表中获得函数地址的API为: GetProcAddress()函数. 该API用来引用EAT来获取指定的API的地址.
注: (1) 导出函数也可能没有名称的, 这时只能通过序数导出 (2) 序数是指定某个输出函数的独一无二的16位数字(2个字节)
两种导出函数的方法:
一:按函数名字
(1)通过AddressOfNames找到函数名称数组. 使用strcmp()函数, 在(RVA)指针数组从索引值0开 始依次与我们要找的函数名称对比,从而找到索引值 index_name
(2)通过AddressOfNameOrdinals找到存放函数序号的数组, 使用步骤(1)获得的index_name为 索引值找到函数地址的序号(index_address)
(3)通过AddressOfFunctions找到函数地址数组(EAT), 在EAT中使用步骤(2)获得的index_address 为索引值找到指定函数的RVA
二:按函数序号
(1)使用我们函数的序号减去 _IMAGE_EXPORT_DIRECTORY.Base 的值得到函数地址索引值 index_address.
(2)通过AddressOfFunctions找到函数地址数组(EAT), 在EAT中使用步骤(1)获得的index_address为 索引值找到指定函数的RVA
下面依旧用OD程序来看导出表, 并将每个值标在上面每个成员下面, 通过上面IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES]介绍, 已经标出导出表的RVA: 0010F000 Size: 000012FA. 再通过CFF Explorer 工具查看每个节的地址可以计算出输出表的 RAW : 00CE200
1.查看输出表名称(RVA : 0010F780 -> RAW: 000CE980)
2.查找函数名称.
(1)AddressOfNames. (RVA: 0010F318 -> RAW: 000CE518)
由(RVA:0010F78C -> RAW: 000CE98C):
现在已经找到了函数的名称, 下面模拟查看一个指定名称函数的RVA. 假设我们找的是Addsorteddata.(即第一个函数), (1)通过strcmp(). 得到它的索引值是0, 记为 index_name. (2)通过AddressOfNameOrdinals使用index_name找到函数的序数, 通过下图得到序数0, 记为index_address.
AddressOfNameOrdinals. (RVA: 0010F608 -> RAW: 000CE808):
(3)通过AddressOfFunctions函数地址数组(EAT), 使用index_address为索引值得到我们指定函数的RVA.
AddressOfFunctions(RVA: 0010F028 -> RAW: 000CE228):
到此, 得到我们指定输出函数Addsorteddata.的RVA: 00054EFC. 最后通过 OD载入OD看一下.
从这里也说明了, .exe文件也是可能有输出表的
记录PE文件要导入那些库文件 DataDirectory[1]记录了RVA及Size.
首先, 执行一个程序会有很多的函数是公用的,在动态链接库里(动态链接库, .dll文件总是附加在一个要执行的程序中, .dll文件中有说明库EAT的输出表), 如下图, 一个程序加载的部分 .dll文件. 
我们的输入表记录了需要用到的函数名称, 通过在加载的动态链接库中搜索该函数得到实际的RVA, 再记录到输入表中, 供程序使用. 另外执行一个普通的程序一般需要多个库, 那导入多少库, 就会有多少个输入表结构体. 这就构成了结构体数组且结构体数组最后以 NULL 结束 (即每个导入的 DLL 都会成为数组中的一项).
注: 上面所讲的 OriginalFirstThunk 成员(指针数组)的值是不能改写的, 通过它寻找函数的名称. 而 FirstThunk 成员(指针数组)的值在PE文件在被PE装载器时, PE装载器会通过 OriginalFirstThunk 得到函数的名称或者序数, 然后通过函数名称在加载的.dll文件的输出表中找到函数的实际地址, 然后替换到FirstThunk的一个值. 装载完成后, FirstThunk 数组就指向向了函数实际的地址. 另外上面的 TimeDateStamp 成员可以用来确定输入表是否绑定从而是否需要重定位, 如果它的值是0, 那么输入列表没有被绑定, 加载器总是要修复输入表. 否则输入被绑定, 但该时间戳的值必须和.dll文件头中 TimeDateStamp 的一样, 如果不一样, 仍会修正输入表, 就会进行下面的步骤.
导入函数输入到 IAT 的顺序 (摘自 逆向工程核心原理)
1.读取 _IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR中的name成员, 获取库名称字符串. 如(user32.dll)
2.装载相应的库. LoadLibrary("user32.dll")
3.读取_IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR中的 OriginalFirstThunk 成员, 得到 INT地址.
4.逐一读取 INT中数组的值, 获取相应的 IMAGE_IMPORT_BY_NAME地址(RVA)
5.使用 IMAGE_IMPORT_BY_NAME的Hint (ordinak/序数)或name项, 获取相应函数的起始地址.
GetProcAddress("函数名称")
6.读取 IAT 成员, 获得IAT地址.
7.将上面获得的函数地址输入相应的IAT数组值.
8.重复 步骤 4 -7, 直到INT结束.
图示一下, INT 与 IAT 关系 (技术太差了.png).
下面实例查看OD程序的输入表.
1.首先从PE文件可选头的 DataDirectory[1].VirtualAdress 得到输入表的RVA: 10D000h 及size: 1c87h
2.RVA: 10D000h -> RAW: (10D000-10D000+CC400) = CC400h
3.找到输入表. 记录下对应成员的RVA.
4.查看该输入表名称: ADVAPI32,DLL, RVA: 10D9C8 -> RAW: (10D9C8-10D000+CC400) = CCDC8
5.查看 OriginalFirstThunk( INT ) RVA:10D0C8 -> RAW: (10D0C8-10D000+CC400) = CC4C8
6.可以看到第一成员的最高位是 0, 则该值是IMAGE_IMPORT_BY_NAME的RVA.(RVA: 10DA33 -> RAW: CCE33)
7.查看 FirstThunk( IAT ) RVA: 10D0E4 -> RAW: (10D0E4-10D000+CC400) = CC4E4
8.从步骤7可以看到, PE装载器装载PE文件之前, INT与IAT各元素同时指向相同的地址.
9.再看 TimeDateStamp 成员的值为 0, 那就是输入表被绑定, 如果与该对应 .dll PE文件的文件头的 TimeDateStamp的值相同, 那这个输入表是不需要修正的.
10.从上面知道 IAT 的RVA: 10D0E4. 库名称: ADVAPI32,DLL 另外使用一个OD载入这个OD程序看看. 可以看到加载该.dll文件文件的RVA是从 FC0000开始的, 而查看未被PE装载器装载前的状态, IAT的RVA是 10D0E4,所以显然这是需要PE装载器装载时对输入表修正的, 那也可推出他们的 TimeDateStamp 的值是不同的
输入表与输出表联系还是比较大, 结合以来看看清楚很多.
PE
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS{ DOWORD Signature; //PE头的标志 50450000
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader; //文件头 size: 0xF8 记载文件的大部分属性
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader; //可选头 very important
}IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS{ DOWORD Signature; //PE头的标志 50450000
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader; //文件头 size: 0xF8 记载文件的大部分属性
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader; //可选头 very important
}IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;
typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER{ WORD Machine; //指出该PE文件运行的平台,每个CPU都有唯一的标识码,一般0x14c(x86)
014C
WORD NumberOfSections; //指出文件中存在的节区数量 注:这里的定义一定要等于实际
0008 //的大小, 不然程序会运行失败
DWORD TimeDateStamp; //PE文件的创建时间，一般有连接器填写 UTC（世界标准时)进
40B10868 //行存储 从1970年1月1日00:00:00算起的秒数值 我们可以用C
//语言的localtime()函数(时区也会转换)计算.
DWORD PointerToSymbolTable; //指向符号表COFF的指针, 用于调试信息. 发现每次看都是0
00000000
DWORD NumberOfSymbols; //符号表数量. 发现每次看都是0
00000000
WORD SizeOfOptionalHeader; //指出PE的IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体或
00E0 //PE+格式文件的IMAGE_OPTIONAL_HEADER64结构体的长度
//这两个结构体尺寸是不相同的,所以需要在
//SizeOfOptionalHeader中指明大小, 32位通常位: E0
//64位通常为:F0(不是绝对的)它们只是最小值，可能有更大的值
WORD Characteristics; //标识文件的属性, 文件是否可运行, 是否为DLL文件等.
010E //二进制中每一位代表不同属性, 以 bit oR形式结合起来
//2个需要记住的值. 0002h:.exe文件 2000h: .dll文件
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
下图为OD程序的文件头. 在上面每个成员下面依次标出.typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER{ WORD Machine; //指出该PE文件运行的平台,每个CPU都有唯一的标识码,一般0x14c(x86)
014C
WORD NumberOfSections; //指出文件中存在的节区数量 注:这里的定义一定要等于实际
0008 //的大小, 不然程序会运行失败
DWORD TimeDateStamp; //PE文件的创建时间，一般有连接器填写 UTC（世界标准时)进
40B10868 //行存储 从1970年1月1日00:00:00算起的秒数值 我们可以用C
//语言的localtime()函数(时区也会转换)计算.
DWORD PointerToSymbolTable; //指向符号表COFF的指针, 用于调试信息. 发现每次看都是0
00000000
DWORD NumberOfSymbols; //符号表数量. 发现每次看都是0
00000000
WORD SizeOfOptionalHeader; //指出PE的IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体或
00E0 //PE+格式文件的IMAGE_OPTIONAL_HEADER64结构体的长度
//这两个结构体尺寸是不相同的,所以需要在
//SizeOfOptionalHeader中指明大小, 32位通常位: E0
//64位通常为:F0(不是绝对的)它们只是最小值，可能有更大的值
WORD Characteristics; //标识文件的属性, 文件是否可运行, 是否为DLL文件等.
010E //二进制中每一位代表不同属性, 以 bit oR形式结合起来
//2个需要记住的值. 0002h:.exe文件 2000h: .dll文件
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
下图为OD程序的文件头. 在上面每个成员下面依次标出.typedef struct _DATA_DIRECTORY //定义了DataDirectory的结构体
{ DOWORD VirtualAddress; //该结构体的RVA
DOWORD Size; //该结构体的大小
}IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;
#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES 16typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER { WORD Magic; //这个可选头的类型 PE: 10Bh PE+: 20Bh 可以依次区分是32位还是64位
010B
BYTE MajorLinkerVersion; //链接器的版本号(不重要)
05
BYTE MinorLinkerVersion; //链接器的小版本号(不重要)
00
DWORD SizeOfCode; //代码段的长度
000AF000
DWORD SizeOfInitializedData; //初始化的数据长度
0008EC00
DWORD SizeOfUninitializedData; //未初始化的数据长度
00000000
DWORD AddressOfEntryPoint; //程序EP的RVA, 指出程序最先执行代码的起始地址 (很重要)
00000100
DWORD BaseOfCode;//代码段起始地址的RVA
00000100
DWORD BaseOfData;//数据段起始地址的RVA
000B0000
DWORD ImageBase; //VA: 0~FFFFFFFF(32位系统).PE文件加载到虚拟内存时, 指出文件优先装入地址
00400000 //EXE, DLL文件被装载到0~7FFFFFFF
//SYS文件载入内核内存的 80000000~FFFFFFFF
//执行PE文件时,PE装载器会把EIP设置为: ImageBase+AddressOfEntrypoint
DWORD SectionAlignment; //节在内存中的最小单位 (对齐单位) 一般为: 1000h
00001000
DWORD FileAlignment; //节在磁盘文件中的最小单位 (对齐单位) 一般为: 200h
00000200 //一般SectionAlignment <= FileAlignment,节省储存空间.
WORD MajorOperatingSystemVersion; //操作系统主版本号(不重要)
0004
WORD MinorOperatingSystemVersion; //操作系统小版本号(不重要)
0000
WORD MajorImageVersion; //映象文件主版本号, 这个是开发者自己指定的，由连接器填写(不重要)
0000
WORD MinorImageVersion; //映象文件小版本号(不重要)
0000
WORD MajorSubsystemVersion; //子系统版本号
0004
WORD MinorSubsystemVersion; //子系统小版本号
0000
DWORD Win32VersionValue; //Win32版本值 目前看过的文件都是 0
00000000
DWORD SizeOfImage;//指定PE image在虚拟内存中所占空间的大小 SectionAlignment的倍数
00180000
DWORD SizeOfHeaders; //指出整个PE头的大小(FileAlignment整数倍)
00000600 //它也是从文件的开头到第一节的原始数据的偏移量, 可以找到第一节区
DWORD CheckSum; //映象文件的校验和 目的是为了防止载入无论如何都会冲突的、已损坏的二进制文件
00000000
WORD Subsystem; //说明映像文件应运行于什么样的NT子系统之上
0002 //该值用来区分系统驱动文件(*.sys)与普通的可执行文件(*.exe, *.dll)
//value: 1 含义: Driver文件 tips: 系统驱动(如: ntfs.sys)
//value: 2 含义: GUI文件 tips: 窗口应用程序(如: notepad.exe)
//value: 3 含义: CUI文件 tips: 控制台应用程序(如: cmd.exe)
WORD DllCharacteristics; //DLL的文件属性 如果是DLL文件，何时调用DLL文件的入口点
0000 //一般的exe文件有以下2个属性:
//IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_TERMINAL_SERVER_AWARE(表示支持终端服务器)8000h IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_NX_COMPAT
//(表示程序采用了)/NXCOMPAT编译100h (bit or 为 81000)
//但是开启了ASLR的程序会多一个
//IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_DYNAMIC_BASE(DLL can move)
//40h的属性 (bit or 后为8140),那可以修改这里关闭ASLR
DWORD SizeOfStackReserve; //保留栈的大小 默认是1MB
00100000
DWORD SizeOfStackCommit; //初始时指定栈大小 默认是4KB
00020000
DWORD SizeOfHeapReserve; //保留堆的大小 默认是1MB
01000000
DWORD SizeOfHeapCommit; //指定堆大小 默认是4K
00001000
DWORD LoaderFlags; //看到的资料都是保留 value 为 0
00000000
DWORD NumberOfRvaAndSizes; //数据目录的项数, 即指出了我们下面一个成员数组的个数
00000010 //虽然宏定义了#defineIMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES16
//但是PE装载器会通过此值来识别数组大小,说明数组大小也可能非16
IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES]; //很重要
//数据目录, 重点: EXPORT
//IMPORT, RESOURCE, TLS Direction
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;
typedef struct _DATA_DIRECTORY //定义了DataDirectory的结构体
{ DOWORD VirtualAddress; //该结构体的RVA
DOWORD Size; //该结构体的大小
}IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;
#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES 16typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER { WORD Magic; //这个可选头的类型 PE: 10Bh PE+: 20Bh 可以依次区分是32位还是64位
010B
BYTE MajorLinkerVersion; //链接器的版本号(不重要)
05
BYTE MinorLinkerVersion; //链接器的小版本号(不重要)
00
DWORD SizeOfCode; //代码段的长度
000AF000
DWORD SizeOfInitializedData; //初始化的数据长度
0008EC00
DWORD SizeOfUninitializedData; //未初始化的数据长度
00000000
DWORD AddressOfEntryPoint; //程序EP的RVA, 指出程序最先执行代码的起始地址 (很重要)
00000100
DWORD BaseOfCode;//代码段起始地址的RVA
00000100
DWORD BaseOfData;//数据段起始地址的RVA
000B0000
DWORD ImageBase; //VA: 0~FFFFFFFF(32位系统).PE文件加载到虚拟内存时, 指出文件优先装入地址
00400000 //EXE, DLL文件被装载到0~7FFFFFFF
//SYS文件载入内核内存的 80000000~FFFFFFFF
//执行PE文件时,PE装载器会把EIP设置为: ImageBase+AddressOfEntrypoint
DWORD SectionAlignment; //节在内存中的最小单位 (对齐单位) 一般为: 1000h
00001000
DWORD FileAlignment; //节在磁盘文件中的最小单位 (对齐单位) 一般为: 200h
00000200 //一般SectionAlignment <= FileAlignment,节省储存空间.
WORD MajorOperatingSystemVersion; //操作系统主版本号(不重要)
0004
WORD MinorOperatingSystemVersion; //操作系统小版本号(不重要)
0000
WORD MajorImageVersion; //映象文件主版本号, 这个是开发者自己指定的，由连接器填写(不重要)
0000
WORD MinorImageVersion; //映象文件小版本号(不重要)
0000
WORD MajorSubsystemVersion; //子系统版本号
0004
WORD MinorSubsystemVersion; //子系统小版本号
0000
DWORD Win32VersionValue; //Win32版本值 目前看过的文件都是 0
00000000
DWORD SizeOfImage;//指定PE image在虚拟内存中所占空间的大小 SectionAlignment的倍数
00180000
DWORD SizeOfHeaders; //指出整个PE头的大小(FileAlignment整数倍)
00000600 //它也是从文件的开头到第一节的原始数据的偏移量, 可以找到第一节区
DWORD CheckSum; //映象文件的校验和 目的是为了防止载入无论如何都会冲突的、已损坏的二进制文件
00000000
WORD Subsystem; //说明映像文件应运行于什么样的NT子系统之上
0002 //该值用来区分系统驱动文件(*.sys)与普通的可执行文件(*.exe, *.dll)
//value: 1 含义: Driver文件 tips: 系统驱动(如: ntfs.sys)
//value: 2 含义: GUI文件 tips: 窗口应用程序(如: notepad.exe)
//value: 3 含义: CUI文件 tips: 控制台应用程序(如: cmd.exe)
WORD DllCharacteristics; //DLL的文件属性 如果是DLL文件，何时调用DLL文件的入口点
0000 //一般的exe文件有以下2个属性:
//IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_TERMINAL_SERVER_AWARE(表示支持终端服务器)8000h IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_NX_COMPAT
//(表示程序采用了)/NXCOMPAT编译100h (bit or 为 81000)
//但是开启了ASLR的程序会多一个
//IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_DYNAMIC_BASE(DLL can move)
//40h的属性 (bit or 后为8140),那可以修改这里关闭ASLR
DWORD SizeOfStackReserve; //保留栈的大小 默认是1MB
00100000
DWORD SizeOfStackCommit; //初始时指定栈大小 默认是4KB
00020000
DWORD SizeOfHeapReserve; //保留堆的大小 默认是1MB
01000000
DWORD SizeOfHeapCommit; //指定堆大小 默认是4K
00001000
DWORD LoaderFlags; //看到的资料都是保留 value 为 0
00000000
[招生]科锐逆向工程师培训(2024年11月15日实地，远程教学同时开班, 第51期)
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