本文的目的是编写解析器,故本文叙述的PE细节不像其他文章那么详细,想学习更加详细的解析可以翻到文本最后的参考文章
头部分分为5部分:
Dos部分为兼容古老的DOS 16位系统,目前来说用处已经不大,整体结构在winnt.h中定义为:
目前只用到两个参数,一个是e_magic,该参数为整个PE文件的开头部分,可用于区别ELF和PE
在PE中,一般表现为0x5A4D
,字符串表现为MZ
:
ELF文件中,表现为:
第二个使用到的参数为DOS Header中的最后一个参数e_lfanew
,该参数用来指向exe文件的开始位置,也就是
第二部分Nt Header的位置从Dos Header 到 Nt Header中间空出来的部分数据可以理解为历史残留,都是一些脏数据,一般都会有这样一段话:This program cannot be run in DOS mode
Nt Header 结构体(winnt.h)
Nt Header的开头为一个Signature,该值通过宏进行定义为PE文件的固定值,不受32位或者64位影响:
File Header 结构体(winnt.h)
这里用到的参数就比较多了,首先是Machine
,在wint.h
中定义了宏,目前常见的应该只有IMAGE_FILE_MACHINE_I386
32位程序和IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64
64位程序
可用来区分Windows 下的32位程序和64位程序:
第二个是NumberOfSections
,就是节的数量,关于节遍历时需要用到,还有对于节的增加和合并时需要对该参数的值进行修改
第三个是SizeOfOptionalHeader
,关于可选PE头的大小,默认情况下,32位程序该值为E0,64位程序该值为F0
最后一个参数Characteristic
可以理解为操作权限
Optional Header 结构体(winnt.h)
#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES 16
pe32:
pe64:
通过对比可以发现在32位的Optional Header中多了一个DWORD BaseOfData
在不做修改的情况下,OptionalHeader的长度是固定的,所以32位程序在File Header中的SizeOfOptionalHeader为0xE8
,而64位程序的SizeOfOptionalHeader为0xF0
,通过上图也可以看出在ImageBase
,SIzeOfStackReserve
,SizeOfStackeCommit
,SizeOfHeapReserve
, SizeOfHeapCommit
这五个参数中,64位程序的参数长度为ULONGLONG
,就是8字节QDWORD
,加上少掉的一个DWORD
,刚好默认情况下64位程序的OptionalHeader
比32位的多0x04*5-0x04=16
个字节
在OptionalHeader的开头Magic
参数会再一次显示32位和64位的区别:
在winnt.h中也定义了相关的宏:
所以总结之后可以得到区分32位和64位程序的方式:
OptionalHeader中会用到的参数:
OptionalHeader中解析到的OEP为相对偏移并且这个偏移应该是内存对齐后的偏移
载入x32dbg查看,此时发现OEP的地址为A80233,这时候就要提到ImageBase了,可以看到在OptionalHeader中的ImageBase为0x400000,但是程序此时的ImageBase为0xA80233 - 0x10233 = 0xA70000,这个原因是OptionalHeader中解析到的ImageBase为理想状况下的,内存的地址是连续,0x40000只有一个,所以有且只有一个程序可以刚好分配到0x40000作为镜像基址,那么其他程序怎么办,这时候就会产生一个重定位的情况,这个后面会说到,总之,当程序载入内存时,相对偏移是不会变的,会发生变化的是镜像基址,当然这里指的相对偏移,是指内存对齐后的相对偏移,在PE解析中,存在着文件对齐的情况,特别是该程序中,文件对齐与内存对齐是不一致的,所以当程序从FileBuffer加载到内存成为ImageBuffer后,需要对程序进行拉伸,对齐成内存对齐,那么相应的某些本身处于文件对齐的地址,就需要通过转化,转换成内存对齐地址
SizeOfImage:经过内存对齐后整个镜像大小
SizeOfCode:文件对齐下镜像大小
SizeOfHeaders: 头+节表文件对齐下的大小
BaseOfCode: 内存对齐下代码的开始(一般为SectionAlignment的整数倍)
BaseOfData:内存对齐下数据段的开始(一般为SectionAlignment的整数倍)
SectionHeader(winnt.h):
节表是整个PE文件最重要的一部分,因为只有通过他进行内存地址的转化,以及各种节都是通过节表进行索引,
Name:一个Char数组,用来存储节名
Misc:这是一个union联合体,具体的含义这里不作解释,一般表现为VirtualSize,或者直接把它当作VirtualSize也行,这里指的是每个节的未对齐大小
VirtualAddress:指的是内存对齐后节的开始地址,这里也是一个相对地址
SizeOfRawData:指的是进行文件对齐后的节大小
在该文件中,FileAlignment(文件对齐)的大小为0x200,所以这里RawSize就会对齐为0x200的整数倍
PointerToRawData:文件对齐后该节的起始地址
PointerToRelocations\PointerToLinenumbers\NumberOfRelocations\NumberOfLinenumbers,暂时用不到:
Characteristics:为每个节的权限
Data Directory
位于Optional Header
,结构体(winnt.h)
:
在Optional中该结构体数组数量为16个:#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES 16
各个表的序号:
该结构体中的Size不影响对于各个表的解析,影响表的解析是VirtualAddress
前面4个参数可以不用管,重点在后面的6个参数:
PE文件中函数导出有两种方式:
AddressOfFunctions指向的是一张导出函数表,而NumberOfFunctions是这张表的长度
AddressOfNames指向的是导出函数名称表,NumberOfNames是该表的长度
AddressOfNameOrdinals指向的是导出函数的序号表
这里需要注意导出函数表和其余两张表的长度是不一定相同的,而AddressOfNames和AddressOfNameOrdinals指向的表的长度是一样长度
注意Ordinals序号表中,序号为偏移值,真的序号应该是要加上导出表中的Base参数的值,作为起始序号:
例:DWORD base = 10;
NameOrdinals Table:
那么真正的序号应该为:
当导出表的DataDirectory中的VirtualAddress为0时,说明该PE文件不存在导出函数,当然这个可以人为修改,在PE解析中需要通过该VirtualAddress找到导出表存储的位置,如果该值为0,则无法找到
函数名称表AddressOfNames和函数序号表AddressOfNameOrdinals的数量是一样的,当某个函数在导出时写了NoName不以名称导出时,那么此时导出函数序号表中也不会有该函数的函数序号
通过函数名称找函数地址的步骤:
通过函数序号找函数地址的步骤:
通过对比两种方式的索引可以发现,通过函数序号找函数地址的时候根本不需要用到AddressOfNameOrdinals,Ordinals是跟Names绑定的一张表,所以才会发现这两张表的成员数量是相同的
通过DataDirectory索引到的VirtuallAddress为导入表的描述符,Name为该导入dll的名称,为偏移量,这里所有的描述符的值都可以理解为偏移,偏移到的是真正存储的位置,这里通过ForwarderChain来确定是否是最后一张导入表描述符,通过,如果该值为-1,则说明该描述符为最后一个导入表描述符
INT:Import Name Table,根据名称找函数
IAT:Import Address Table,根据地址找函数
文件加载前:
OriginalFirstThunk
指向的是INT表,INT表中就会涉及到新的结构体:IMAGE_THUNK_DATA
,该结构体同样是属于偏移,所以会区分32位和64位
FirstThunk
指向的IAT表,IAT表中的结构体跟INT表中的结构体完全相同(ps:文件加载前)
其原因跟THUNK结构体中的类型有关,可以看到该结构体实际上内部是一个union包着4个参数,长度为DWORD,只需要看后面两个,Ordinal和AddressOfData
在程序加载前,对于每个导入表的导出函数而言,是无法知道其是否可以通过函数名称进行查找的,所以此时才有了INT和IAT
查找IAT表有两种办法,一个是通过DataDirectory[13],第二个是通过导入表中的FirstThunk偏移找到IAT表的起始位置
文件加载后:
INT中的数据不变,IAT中的值替换成函数地址,函数地址通过INT或者IAT进行替换
在查找时,如果文件不存在
重定位表关乎到程序能否正常运行,该表的解析很有意思
通过Data Directory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC]
定位到第一张表的指针位置,同样需要通过RVAToRAW拿到文件中存放该表的位置
Relocation结构体:
既然是表,就说明不止有这一个结构体,这里的索引也是同样的,通过当前的指针来索引下一个表的位置,最后通过结构体全0来判断该表的结束:
SizeOfBlock表明指向的Relocation结构体的实际大小,该大小是包括已知两个参数的大小:所以实际的大小应该为SizeOfBlock - 8,在32位程序中,块大小为2的12次方,也就是4096,所以只需要12位就可以遍历整个块,根据字节对齐需要,编译器对程序进行分配时不会直接分12位,而是会分16位,也就是2个字节,所以对于该2字节,低12位为偏移,高4位为填充,当高4位的值为3时,说明该地址需要被重定位,如果为其他值,则说明该2字节的值可作为填充数据处理
打印结果:
通过这几张表的解析也可以发现PE的特点,由于程序的大小不确定,所以无法静态or动态的分配空间给各种表,所以通过自索引的方式来实现表的遍历,实现了程序的可扩展性,这确实是一种好的方式,这个结构的优点也一直延续至今
该表分成三层进行解析
First Layer:
第一层为资源样式,最后两个参数之和决定资源数:
DWORD resourceNum = NumberOfNamedEntries + NumberOfIdEntries
在该结构体后紧跟的就是第二层,resourceNum决定后面跟着多少个_IMAGE_RESOURCE_DIRECTORY_ENTRY
PIMAGE_RESOURCE_DIRECTORY_ENTRY = (PIMAGE_RESOURCE_DIRECTORY_ENTRY)(PIMAGE_RESOURCE_DIRECTORY + 1)
该结构体为两个2联合体,第一个union中的NameIsString
表示该资源是否通过字符串进行索引,该值为1时说明通过字符串进行索引,说明该资源为开发者资源,该值为0说明通过Id进行索引,说明该资源为系统资源,第二个union中的DataIsDirectory
表示该数据是否是一个目录,值为1说明该数据为目录
Windows预定义了一些资源,位于winuser.h
,一般只用到前面的11个资源,预定义的资源都是通过ID进行索引
关于资源表的结构可以理解为资源管理器,在文件夹中即可以创建文件也可以创建文件夹,所以在解析该结构的时候可以通过递归去做解析
[1]PE整体结构体:https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/debug/pe-format
[2]资源表解析:https://www.cnblogs.com/iBinary/p/7712932.html
typedef
struct
_IMAGE_DOS_HEADER {
WORD
e_magic;
WORD
e_cblp;
WORD
e_cp;
WORD
e_crlc;
WORD
e_cparhdr;
WORD
e_minalloc;
WORD
e_maxalloc;
WORD
e_ss;
WORD
e_sp;
WORD
e_csum;
WORD
e_ip;
WORD
e_cs;
WORD
e_lfarlc;
WORD
e_ovno;
WORD
e_res[4];
WORD
e_oemid;
WORD
e_oeminfo;
WORD
e_res2[10];
LONG
e_lfanew;
} IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;
typedef
struct
_IMAGE_DOS_HEADER {
WORD
e_magic;
WORD
e_cblp;
WORD
e_cp;
WORD
e_crlc;
WORD
e_cparhdr;
WORD
e_minalloc;
WORD
e_maxalloc;
WORD
e_ss;
WORD
e_sp;
WORD
e_csum;
WORD
e_ip;
WORD
e_cs;
WORD
e_lfarlc;
WORD
e_ovno;
WORD
e_res[4];
WORD
e_oemid;
WORD
e_oeminfo;
WORD
e_res2[10];
LONG
e_lfanew;
} IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;
typedef
struct
_IMAGE_NT_HEADERS64 {
DWORD
Signature;
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS64, *PIMAGE_NT_HEADERS64;
typedef
struct
_IMAGE_NT_HEADERS {
DWORD
Signature;
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;
typedef
struct
_IMAGE_NT_HEADERS64 {
DWORD
Signature;
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS64, *PIMAGE_NT_HEADERS64;
typedef
struct
_IMAGE_NT_HEADERS {
DWORD
Signature;
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;
#define IMAGE_NT_SIGNATURE 0x00004550 // PE
#define IMAGE_NT_SIGNATURE 0x00004550 // PE
typedef
struct
_IMAGE_FILE_HEADER {
WORD
Machine;
WORD
NumberOfSections;
DWORD
TimeDateStamp;
DWORD
PointerToSymbolTable;
DWORD
NumberOfSymbols;
WORD
SizeOfOptionalHeader;
WORD
Characteristics;
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
typedef
struct
_IMAGE_FILE_HEADER {
WORD
Machine;
WORD
NumberOfSections;
DWORD
TimeDateStamp;
DWORD
PointerToSymbolTable;
DWORD
NumberOfSymbols;
WORD
SizeOfOptionalHeader;
WORD
Characteristics;
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
#define IMAGE_FILE_MACHINE_UNKNOWN 0
#define IMAGE_FILE_MACHINE_TARGET_HOST 0x0001 // Useful for indicating we want to interact with the host and not a WoW guest.
#define IMAGE_FILE_MACHINE_I386 0x014c // Intel 386.
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R3000 0x0162 // MIPS little-endian, 0x160 big-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R4000 0x0166 // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R10000 0x0168 // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_WCEMIPSV2 0x0169 // MIPS little-endian WCE v2
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA 0x0184 // Alpha_AXP
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3 0x01a2 // SH3 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3DSP 0x01a3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3E 0x01a4 // SH3E little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH4 0x01a6 // SH4 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH5 0x01a8 // SH5
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARM 0x01c0 // ARM Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_THUMB 0x01c2 // ARM Thumb/Thumb-2 Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARMNT 0x01c4 // ARM Thumb-2 Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AM33 0x01d3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPC 0x01F0 // IBM PowerPC Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPCFP 0x01f1
#define IMAGE_FILE_MACHINE_IA64 0x0200 // Intel 64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPS16 0x0266 // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64 0x0284 // ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU 0x0366 // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU16 0x0466 // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AXP64 IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_TRICORE 0x0520 // Infineon
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEF 0x0CEF
#define IMAGE_FILE_MACHINE_EBC 0x0EBC // EFI Byte Code
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64 0x8664 // AMD64 (K8)
#define IMAGE_FILE_MACHINE_M32R 0x9041 // M32R little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARM64 0xAA64 // ARM64 Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEE 0xC0EE
#define IMAGE_FILE_MACHINE_UNKNOWN 0
#define IMAGE_FILE_MACHINE_TARGET_HOST 0x0001 // Useful for indicating we want to interact with the host and not a WoW guest.
#define IMAGE_FILE_MACHINE_I386 0x014c // Intel 386.
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R3000 0x0162 // MIPS little-endian, 0x160 big-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R4000 0x0166 // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R10000 0x0168 // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_WCEMIPSV2 0x0169 // MIPS little-endian WCE v2
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA 0x0184 // Alpha_AXP
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3 0x01a2 // SH3 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3DSP 0x01a3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3E 0x01a4 // SH3E little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH4 0x01a6 // SH4 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH5 0x01a8 // SH5
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARM 0x01c0 // ARM Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_THUMB 0x01c2 // ARM Thumb/Thumb-2 Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARMNT 0x01c4 // ARM Thumb-2 Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AM33 0x01d3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPC 0x01F0 // IBM PowerPC Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPCFP 0x01f1
#define IMAGE_FILE_MACHINE_IA64 0x0200 // Intel 64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPS16 0x0266 // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64 0x0284 // ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU 0x0366 // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU16 0x0466 // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AXP64 IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_TRICORE 0x0520 // Infineon
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEF 0x0CEF
#define IMAGE_FILE_MACHINE_EBC 0x0EBC // EFI Byte Code
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64 0x8664 // AMD64 (K8)
#define IMAGE_FILE_MACHINE_M32R 0x9041 // M32R little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARM64 0xAA64 // ARM64 Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEE 0xC0EE
typedef
struct
_IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
WORD
Magic;
BYTE
MajorLinkerVersion;
BYTE
MinorLinkerVersion;
DWORD
SizeOfCode;
DWORD
SizeOfInitializedData;
DWORD
SizeOfUninitializedData;
DWORD
AddressOfEntryPoint;
DWORD
BaseOfCode;
DWORD
BaseOfData;
DWORD
ImageBase;
DWORD
SectionAlignment;
DWORD
FileAlignment;
WORD
MajorOperatingSystemVersion;
WORD
MinorOperatingSystemVersion;
WORD
MajorImageVersion;
WORD
MinorImageVersion;
WORD
MajorSubsystemVersion;
WORD
MinorSubsystemVersion;
DWORD
Win32VersionValue;
DWORD
SizeOfImage;
DWORD
SizeOfHeaders;
DWORD
CheckSum;
WORD
Subsystem;
WORD
DllCharacteristics;
DWORD
SizeOfStackReserve;
DWORD
SizeOfStackCommit;
DWORD
SizeOfHeapReserve;
DWORD
SizeOfHeapCommit;
DWORD
LoaderFlags;
DWORD
NumberOfRvaAndSizes;
IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;
最后于 2024-1-26 11:42
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