PE文件结构部分解析以及输入的定位

PE文件定义

PE 文件（”Portable executable”, 可移植的可执行文件）文件格式，是微软Windows NT, 中Win32、Win32s中的可执行的二进制的文件格式。包括：.exe, .dll, .sys, .com, .ocs. PE文件最重要的两个因素：

1.磁盘上的可执行文件和它被映射到windows内存之后的格式非常相像。

2.对于Win32 来讲，模块中多使用的所有代码、数据、资源、导入表、和其他需要的模块数据结构都在一个连续的内存块中。因此，只需要知道PE Loader把可执行文件映射到了内存的什么地方（基址），通过作为映像的一部分指针，就可以找到这个模块的所有不同的块。

PE文件总览：

1. DOS Header: (size：64byte)

_IMAGE_DOS_HEADER结构体：

 1 typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER {          // DOS .EXE header
 2     WORD   e_magic;                         // Magic number
 3     WORD   e_cblp;                          // Bytes on last page of file
 4     WORD   e_cp;                            // Pages in file
 5     WORD   e_crlc;                          // Relocations
 6     WORD   e_cparhdr;                       // Size of header in paragraphs
 7     WORD   e_minalloc;                      // Minimum extra paragraphs needed
 8     WORD   e_maxalloc;                      // Maximum extra paragraphs needed
 9     WORD   e_ss;                            // Initial (relative) SS value
10     WORD   e_sp;                            // Initial SP value
11     WORD   e_csum;                          // Checksum
12     WORD   e_ip;                            // Initial IP value
13     WORD   e_cs;                            // Initial (relative) CS value
14     WORD   e_lfarlc;                        // File address of relocation table
15     WORD   e_ovno;                          // Overlay number
16     WORD   e_res[4];                        // Reserved words
17     WORD   e_oemid;                         // OEM identifier (for e_oeminfo)
18     WORD   e_oeminfo;                       // OEM information; e_oemid specific
19     WORD   e_res2[10];                      // Reserved words
20     LONG   e_lfanew;                        // File address of new exe header
21   } IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;

结构体中有两个重要的数据成员。第一个为e_magic，这个必须为MZ，即0x5A4D。另一个重要的数据成员是最后一个成员e_lfanew，这个成员的值为IMAGE_NT_HEADERS的偏移。其中，*e_lfanew这个字段的值: PE Header 在磁盘文件中相对于文件开始的偏移地址.

实例截图：

2. PE Header: (size: 248bytes)

IMAGE_NT_HEADERS 紧接在DOS Stub之后，位置有e_lfanew所指

1 typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
2         DWORD Signature;                        //4 bytes PE文件头标志：(e_lfanew)->‘PE’
3         IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;        //20 bytes PE文件物理分布的信息
4         IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;//224bytes PE文件逻辑分布的信息
5 } IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

PE Header 总览

IMAGE_NT_HEADERS结构体成员解析：

2.1.Signature: (4 bytes)

2.2.IMAGE_FILE_HEADER(20 bytes)

1 typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
2     WORD    Machine;                //运行平台
3     WORD    NumberOfSections;        //文件区块数目
4     DWORD   TimeDateStamp;            //文件创建日期和时间
5     DWORD   PointerToSymbolTable;    //指向符号表（主要用于调试）
6     DWORD   NumberOfSymbols;        //符号表中符号个数
7     WORD    SizeOfOptionalHeader;        //IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 结构大小
8     WORD    Characteristics;            //文件属性
9 } IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

IMAGE_FILE_HEADER结构体成员解析：

1). Machine 代表了CPU的类型 //运行平台

#define IMAGE_FILE_MACHINE_UNKNOWN           0
#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_CEE               0xC0EE

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2) NumberOfSections: 代表区块的数目,区块表紧跟在IMAGE_NT_HEADERS后面, 区块表大概是一个链表结构，链表长度由NumberOfSection的数值决定.

3) TimeDataStamp: 表明文件的创建时间

4) SizeOfOptionalHeader: 是IMAGE_NT_HEADERS的另一个子结构IMAGE_OPTIONAL_HEADER的大小

5) Characteristics: 代表文件的属性EXE文件一般是0100h DLL文件一般是210Eh，多种属性可以用或运算同时拥有

#define IMAGE_FILE_RELOCS_STRIPPED　　 0x0001　// 重定位信息被移除 
#define IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE   0x0002　// 文件可执行 
#define IMAGE_FILE_LINE_NUMS_STRIPPED  0x0004　// 行号被移除 
#define IMAGE_FILE_LOCAL_SYMS_STRIPPED 0x0008　// 符号被移除 
……..
#define IMAGE_FILE_32BIT_MACHINE  0x0100　// 32位机器 
#define IMAGE_FILE_DEBUG_STRIPPED 0x0200　// .dbg文件的调试信息被移除 
………………….
#define IMAGE_FILE_SYSTEM　　　　　　　0x1000　// 系统文件 
#define IMAGE_FILE_DLL　　　　　　　　　0x2000　// 文件是一个dll 
#define IMAGE_FILE_UP_SYSTEM_ONLY    0x4000　// 文件只能运行在单处理器上

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实例截图：

2.3. IMAGE_OPTIONAL_HEADER(224 bytes)

紧接IMAGE_FILE_HEADER之后，IMAGE_OPTIONAL_HEADER的大小由IMAGE_FILE_HEADER中倒数第二个成员(SizeOfOptionalHeader)指定. IMAGE_OPTIONAL_HEADER结构体如下：

 1 typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
 2     WORD    Magic;    //映像文件的状态
 3     BYTE    MajorLinkerVersion;    //连接器的主版本号
 4     BYTE    MinorLinkerVersion;    //连接器的次版本号
 5     DWORD   SizeOfCode;    //代码段的大小，如果有多个代码段则为总和
 6     DWORD   SizeOfInitializedData; //初始化数据段大小.如果多个则为总和
 7     DWORD   SizeOfUninitializedData;//未初始化数据段大小，.如果多个则为总和.bbs
 8     DWORD   AddressOfEntryPoint;    //PE文件入口地址的RAV：OEP = ImageBase + RAV
 9     DWORD   BaseOfCode;    //代码块起始地址的RVA
10     DWORD   BaseOfData;//数据块的起始地址的RVA
11     //
12     // NT additional fields.
13     //
14     DWORD   ImageBase;    //可执行文件的基址ImageBase
15     DWORD   SectionAlignment; //每一个块必须保证始于这个值的整数倍
16     DWORD   FileAlignment; //对齐映射文件部分原始数据 2 or 512 or 64： 默认为512
17     WORD    MajorOperatingSystemVersion;//要求的操作系统的主版本号
18     WORD    MinorOperatingSystemVersion;//要求的操作系统的次版本号
19     WORD    MajorImageVersion;//映像的主版本号
20     WORD    MinorImageVersion;//映像的次版本号
21     WORD    MajorSubsystemVersion;//子系统的主版本号
22     WORD    MinorSubsystemVersion;//子系统的次版本号
23     DWORD   Win32VersionValue;//保留值.必须为0
24     DWORD   SizeOfImage;//映像文件的大小
25     DWORD   SizeOfHeaders;
26     DWORD   CheckSum;//映像文件的校验和
27     WORD    Subsystem;//运行此映像的字系统
28     WORD    DllCharacteristics;//映像文件的DLL特征
29     DWORD   SizeOfStackReserve;//堆栈保留字节. 0x100000
30     DWORD   SizeOfStackCommit;//线程开始提交的初始堆栈大小
31     DWORD   SizeOfHeapReserve;//为初始进程保留的虚拟内存总数
32     DWORD   SizeOfHeapCommit;//进程开始提交初始虚拟内存的大小
33     DWORD   LoaderFlags;
34     DWORD   NumberOfRvaAndSizes; //0x10
35 IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
36 //指向第一个IMAGE_DATA_DIRECTORY
37 } IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

_IMAGE_OPTIONAL_HEADER结构体实例截图以及成员解析：

1) Magic：32位可执行文件来:0x010B

　　　64位可执行文件来:0x020B

　　　　0x107

2) SizeOfCode: 代码段的大小，如果有多个代码段则为总和

　　RAW：经过文件对齐处理后大小（PE文件中的大小）

3) SizeOfInitializedData: 初始化数据段大小.如果多个则为总和

4) ImageBase: 建议的装载地址

PE建议装载地址：

实际装载地址：

5) AddressOfEntryPoint: 程序执行的入口RVA地址

OEP = ImageBase + (AddressOfEntryPoint)RVA

6) SectionAlignment：为内存中节的对齐大小，一般为0×00001000

7) FileAlignment:为PE文件中节的对齐大小

8) SizeofImage:映像文件的大小

9） DataDirectory为数据目录表数组，比较重要：共有16个表项

Size = sizeof(_IMAGE_DATA_DIRECTORY) * 16

sizeof(_IMAGE_DATA_DIRECTORY) = 8 bytes

_IMAGE_DATA_DIRECTORY结构体以及成员定义：

 1 typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
 2     DWORD   VirtualAddress;
 3     DWORD   Size;
 4 } IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;
 5 #define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES    16
 6 // Directory Entries
 7 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT            0   // Export Directory
 8 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT             1   // Import Directory
 9 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_RESOURCE        2   // Resource Directory
10 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXCEPTION       3   // Exception Directory
11 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_SECURITY          4   // Security Directory
12 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC        5   // Base Relocation Table
13 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DEBUG             6   // Debug Directory
14 //      IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COPYRIGHT        7   // (X86 usage)
15 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_ARCHITECTURE  7   // Architecture Specific Data
16 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_GLOBALPTR         8   // RVA of GP
17 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_TLS                 9   // TLS Directory
18 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_LOAD_CONFIG    10 // Load Configuration Directory
19 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BOUND_IMPORT     11 // Bound Import Directory in headers
20 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IAT              12   // Import Address Table
21 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DELAY_IMPORT    13   // Delay Load Import Descriptors
22 #define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COM_DESCRIPTOR 14   // COM Runtime descriptor

Import Table RVA & Size截图：

3. Section Header:

Section Header 数量：_IMAGE_FILE_HEADER结构体中NumberOfSections成员。

Section Header 定位：紧跟在IMAGE_NT_HEADERS后面

结构体大小：40 bytes

_IMAGE_SECTION_HEADER 结构体以及重要变量的定义：

 1 #define IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME   8
 2 typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
 3     BYTE    Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];
 4     union {
 5             DWORD   PhysicalAddress;
 6             DWORD   VirtualSize;
 7     } Misc;
 8     DWORD   VirtualAddress;    //内存中偏移地址
 9     DWORD   SizeOfRawData;    //PE文件中对其之后的大小
10     DWORD   PointerToRawData;//为PE块区在PE文件中偏移
11     DWORD   PointerToRelocations;
12     DWORD   PointerToLinenumbers;
13     WORD    NumberOfRelocations;
14     WORD    NumberOfLinenumbers;
15     DWORD   Characteristics;    //块区的属性：可读、可写..
16 } IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;
17 #define IMAGE_SIZEOF_SECTION_HEADER          40

重要数据成员：

1) Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME]:

8字节大小的NAME, 如果节区名称小于8个字节，则多余的用0填充，否则全部填充节名，末尾不保证有1个0，同样会被名字填充

2) PointerToRawData:

为节区在PE文件中的偏移

3) Characteristics: 为节区的属性，如可读、可写、可执行等

1 #define IMAGE_SCN_CNT_CODE       0x00000020  // Section contains code.
2 #define IMAGE_SCN_LNK_NRELOC_OVFL   0x01000000  // Section contains extended relocations.
3 #define IMAGE_SCN_MEM_DISCARDABLE   0x02000000  // Section can be discarded.
4 #define IMAGE_SCN_MEM_NOT_CACHED    0x04000000  // Section is not cachable.
5 #define IMAGE_SCN_MEM_NOT_PAGED         0x08000000  // Section is not pageable.
6 #define IMAGE_SCN_MEM_SHARED             0x10000000  // Section is shareable.
7 #define IMAGE_SCN_MEM_EXECUTE            0x20000000  // Section is executable.
8 #define IMAGE_SCN_MEM_READ              0x40000000  // Section is readable.

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Section Header 实例截图：

4. 导入表

_IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR 数据结构：(20 bytes)

typedef struct _IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR {
    union {
        DWORD   Characteristics;     // 0 for terminating null import descriptor
        DWORD   OriginalFirstThunk; // RVA 指向INT (PIMAGE_THUNK_DATA)
    };
DWORD   TimeDateStamp;    
    DWORD   ForwarderChain;     // -1 if no forwarders
    DWORD   Name;            //dll 名称
    DWORD   FirstThunk;         //指向引入函数真实地址单元处的RVA  IAT
} IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR;
typedef IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR UNALIGNED *PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR;

其中OriginalFirstThunk和FirstThunk非常类似，指向两个本质上相同的数组IMAGE_THUNK_DATA。

1） 定位查找IMAGE_IMPORT_DESCRIPTO结构

A 获取引入表的RVA.也就是

data directory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT].VirtualAddress 所指的值

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
    DWORD   VirtualAddress;
    DWORD   Size;
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT             1   // Import Directory

查看 IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT的值

&data directory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT].VirtualAddress = 0x0002D51C

&data directory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT].VirtualSize= 0xA0

B. 查找导入表所在的区段：

if(RVA>=SECTION.VirtualAddress && RVA<SECTION.Misc.VirtualSize)

{

//处于该节

}

else

{

//不在该节中

}

C. 找到引入表所在的节后就可以用该节的VirtualAddress和PointerToRawData两个域确定引入表在文件中的偏移量：RVA –△k

VirtualAddress = 0x00026000

PointerToRawData = 0x00025000

△k = VirtualAddress – PointerToRawData = 0x1000H

Address = 0x0002D51C - △k = 0x0002C51C

然后定位到文件偏移处:

阴影部分是IID的内容, IID的大小为20h, 阴影部分存在链各个IID，最后一个为0000000, 说明此PE文件只有8个IID, 对应8个dll。

0xA0 = 160 bytes = 7 * 20bytes +20bytes(空白)

截图

第四个变量的地址RVA:0002DB14, 需要转换成对应的文件偏移

(0x0002DB14 –△k) = 0x0002cb14,定位到文件偏移为0x0002cb14的地方

查看内容，里面记录的是IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR的第四个成员变量多对应的dll的名字，mfc90u.dll，到此，我们已经找到了这个输入的dll

2）获取dll调用的所有函数

IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR中的第一个参数和最后一个参数，original_first_thunk 和first_thunk分别指向了INT（输入名称表）IAT（输入地址表）这两个表里面分别记录了指向调用函数名的地址，和此函数在dll中的序号（序号用来快速索引dll中的函数）

0x0002D85C和0x000262A0是INT 和IAT数组的首地址，下面我们跳到该地址（由于△K=0x1000，故RVA=文件偏移0x0002C85C和0x000252A0）

_IMAGE_THUNK_DATA32数据结构：

typedef struct _IMAGE_THUNK_DATA32 {
    union {
        DWORD ForwarderString;      // PBYTE 
        DWORD Function;             // PDWORD
        DWORD Ordinal;               //数据
        DWORD AddressOfData;        // PIMAGE_IMPORT_BY_NAME
    } u1;
} IMAGE_THUNK_DATA32;
typedef IMAGE_THUNK_DATA32 * PIMAGE_THUNK_DATA32;

a.当一个函数以序号导入.MAGE_THUNK_DATA结构中的AddressOfData最高位被设成1.用16进制表示为(0x80000000)，例入一个IMAGE_THUNK_DATA的AddressOfData的值为0x 800010E4在mfc90u.dll数组中.就表示IMAGE_THUNK_DATA将引入mfc90u.dll

中的第10E4号函数

INT数组：

IAT数组：

b.如果一个函数以名称导入.IMAGE_THUNK_DATA结构中的Ordinal域就包含一个RVA.这个RVA指向一个IMAGE_IMPORT_BY_NAME 结构.该结构保存了一个引入函数的相关信息：例如MSVCR90.dll

typedef struct _IMAGE_IMPORT_BY_NAME {
    WORD    Hint; //序列号
    BYTE    Name[1];//函数名称
} IMAGE_IMPORT_BY_NAME, *PIMAGE_IMPORT_BY_NAME;

有第四个变量Name定位dll名字

定位INT和IAT:

INT:

IAT

数组里面的值为指向IMAGE_IMPORT_BY_NAME的地址，IMAGE_IMPORT_BY_NAME里面存放的是所调用函数的名字的地址，下来我们选取一个数组里面的值，跳转到相应的IMAGE_IMPORT_BY_NAME

可以看到，上面的那个图片中显示了所调用的函数的名字，名字前面的两个字节代表的是函数在dll中的序号，方便以后快速索引到

3. 需要注意的地方

INT 和IAT数组在一开始的时候，里面存放的地址都是一样的，他们都是指向所调用函数的名字的字符串。而在加载到内存的时候，IAT的值会发生变换，它的值存放的是dll中函数实际被调用的地址，在加载到内存后，就只需要保存IAT就可以了，利用它来调用函数

今天先到这里.有时间的话在继续...

posted on 2014-02-18 17:47 shadow_lei 阅读(6995) 评论(2) 编辑收藏举报