PE文件整体结构解析

DOS头

在之前，我们已经了解过PE文件的整体结构了，并且我们进行了静动态差异的文件分析，其开头部分就是DOS
部分，包含了DOS MZ文件头和DOS块，那么我们来了解一些DOS部分的结构和其相关意义。

DOS MZ文件头

DOS MZ文件头就是一个结构体IMAGE_DOS_HEADER，其定义如下所示：

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

它有很多成员，但我们并不需要去深入的理解每个成员的含义和作用，这是因为这个结构体是给16位平台看
的，而我们现在的环境大部分都是32位和64位的，所以现在的平台不再需要这个完整的结构体了，只需要其中
的两个成员e_magic和e_lfanew.
你可以尝试在16进制的编辑器中去编辑某个EXE文件保留两个成员e_magic和e_lfanew，其他的以0x00填充，然
后保存文件，你会发现修改后的文件还是可以正常运行的：

保留这两个成员的原因是因为它们代表着我们之前所说的PE指纹，操作系统也是根据这个来识别是否是PE文件
的，所以不能够更改、删除（e_magic是一种标识，e_lfanew则表示PE文件头的位置）。

DOS块

DOS块就是夹在DOS MZ文件头和PE文件头之间的内容，这里面的内容可以根据自己的需要随意的修改和添加，
并不会影响文件的正常运行。

PE头

PE头整体就是如下这个结构体：

 typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
 DWORD Signature; // PE标识
 IMAGE_FILE_HEADER FileHeader; // 标准PE头
 IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader; // 扩展PE头
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

第一个成员就是PE标识，该标识不能破坏，因为操作系统在启动一个程序的时候会检测这个标识。

标准PE头

标准PE头是PE头的第二个成员，它是如下所示的结构体：

typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
 WORD Machine; // 可以运行在什么样的CPU上
 WORD NumberOfSections; // 表示节的数量
 DWORD TimeDateStamp; // 编译器填写的时间戳
 DWORD PointerToSymbolTable; // 调试相关
 DWORD NumberOfSymbols; // 调试相关
 WORD SizeOfOptionalHeader; // 扩展PE头的大小
 WORD Characteristics; // 文件属性
 } IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

其第一个成员Machine表示可以运行在什么样的CPU上，如果它的值为0x0则表示可以运行在任意的CPU上，支
持在Intel 386以及后续的型号CPU运行则值为0x14c，支持64位的CPU型号则值为0x8664。
我们可以分别在32位、64位系统上提取notepad.exe进行对比来看看这个成员（010 Editor → Tools → Compare
Files...）：


第二个成员NumberOfSections表示当前PE文件中节的数量，也就是节表中有几个结构体；第三个成员
TimeDateStamp表示编译器编译的时候插入的时间戳，与文件属性里面的创建时间和修改时间是无关的。
第四、第五个成员是调试相关的，我们暂时不用去了解；第六个成员SizeOfOptionalHeader表示扩展PE头的大
小，默认情况下32位PE文件对应值位0xE0，64位PE文件对应值为0xF0。
第七个成员Characteristics用来记录当前PE文件的一些属性，该成员是16位（2字节）大小，其每一数据位对
应的属性如下所示：

扩展PE头

扩展PE头在32位和64位环境下是不一样的，在本章节中只介绍32位扩展PE头。如下结构体就是32位的扩展PE
头：

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
  WORD Magic; // PE32：10B PE32+：20B
  BYTE MajorLinkerVersion; // 链接器版本号
  BYTE MinorLinkerVersion; // 链接器版本号
  DWORD SizeOfCode; // 所有代码节的总和（文件对齐后的大小），编译器填的（没用）
  DWORD SizeOfInitializedData; // 包含所有已经初始化数据的节的总大小（文件对齐后的大小），编译器填的（没
用）

DWORD SizeOfUninitializedData; // 包含未初始化数据的节的总大小（文件对齐后的大小），编译器填的（没用）
DWORD AddressOfEntryPoint; // 程序入口
DWORD BaseOfCode; // 代码开始的基址，编译器填的（没用）
 DWORD BaseOfData; // 数据开始的基址，编译器填的（没用）
 DWORD ImageBase; // 内存镜像基址
 DWORD SectionAlignment; // 内存对齐
 DWORD FileAlignment; // 文件对齐
 WORD MajorOperatingSystemVersion; // 标识操作系统版本号，主版本号
 WORD MinorOperatingSystemVersion; // 标识操作系统版本号，次版本号
 WORD MajorImageVersion; // PE文件自身的版本号
 WORD MinorImageVersion; // PE文件自身的版本号
 WORD MajorSubsystemVersion; // 运行所需子系统版本号
 WORD MinorSubsystemVersion; // 运行所需子系统版本号
 DWORD Win32VersionValue; // 子系统版本的值，必须为0
 DWORD SizeOfImage; // 内存中整个PE文件的映射的尺寸
 DWORD SizeOfHeaders; // 所有头加节表按照文件对齐后的大小，否则加载会出错
 DWORD CheckSum; // 校验和
 WORD Subsystem; // 子系统，驱动程序(1)、图形界面(2) 、控制台/DLL(3)
 WORD DllCharacteristics; // 文件特性
 DWORD SizeOfStackReserve; // 初始化时保留的栈大小
 DWORD SizeOfStackCommit; // 初始化时实际提交的大小
 DWORD SizeOfHeapReserve; // 初始化时保留的堆大小
 DWORD SizeOfHeapCommit; // 初始化时实践提交的大小
 DWORD LoaderFlags; // 调试相关
 DWORD NumberOfRvaAndSizes; // 目录项数目
 IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES]; // 表，结构体数组
 } IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

扩展PE头的成员有很多，但我们不需要每个都记住，大概的了解一下即可，重点关注如下这几个成员：
成员Magic表示当前PE文件是32位还是64位，32位时该值对应0x10B，64位时该值对应0x20B。
成员AddressOfEntryPoint表示当前程序入口的地址，这个成员要与成员ImageBase相加才能得出真正的入口地
址，成员ImageBase用来表示内存镜像基址，也就是PE文件在内存中按内存对齐展开后的首地址，我们可以在
实际PE文件中看下，如下图所示就是PE文件静态状态下的两个成员值，AddressOfEntryPoint为0x739D，
ImageBase为0x1000000，那么最终的程序在内存中的入口地址就是0x100739D：
那么如何证实推断的结果是正确的呢，我们可以直接使用DTDebug之类的调试器打开这个PE文件，调试器会自
动在程序入口断点，如下图所示则表示我们的推测是正确的：

成员FileAlignment、SectionAlignment和SizeOfHeader在之前的章节中已经了解过了，这里不再赘述。
成员SizeOfImage表示在内存中整个PE文件映射的大小，可比实际的值大（内存对齐之后的大小，也就表示必须是SectionAlignment的整数倍）。
扩展PE头的成员有很多，但我们不需要每个都记住，大概的了解一下即可，重点关注如下这几个成员：
成员Magic表示当前PE文件是32位还是64位，32位时该值对应0x10B，64位时该值对应0x20B。
成员AddressOfEntryPoint表示当前程序入口的地址，这个成员要与成员ImageBase相加才能得出真正的入口地
址，成员ImageBase用来表示内存镜像基址，也就是PE文件在内存中按内存对齐展开后的首地址，我们可以在
实际PE文件中看下，如下图所示就是PE文件静态状态下的两个成员值，AddressOfEntryPoint为0x739D，
ImageBase为0x1000000，那么最终的程序在内存中的入口地址就是0x100739D：
那么如何证实推断的结果是正确的呢，我们可以直接使用DTDebug之类的调试器打开这个PE文件，调试器会自
动在程序入口断点，如下图所示则表示我们的推测是正确的：

成员FileAlignment、SectionAlignment和SizeOfHeader在之前的章节中已经了解过了，这里不再赘述。
成员SizeOfImage表示在内存中整个PE文件映射的大小，可比实际的值大（内存对齐之后的大小，也就表示必须是SectionAlignment的整数倍）。

成员CheckSum表示校验和，是用来判断文件是否被修改的，它的计算方法就是文件的两个字节与两个字节相加，最终的值（不考虑溢出情况）就是校验和。

最后一个需要我们了解的成员是DllCharacteristics，它用来表示PE文件的特性，但不要被名字所迷惑，它不是针对DLL文件的；它的数据宽度是16位（4字节），其每一数据位对应的属性如下所示：

PE节表

在PE中，节数据有几个，分别对应着什么类型以及其他相关的属性都是由PE节表来决定的，PE节表是一个结构体数组，结构体的定义如下所示：

#define IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME 8
 typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
  BYTE Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME]; // ASCII字符串（节名），可自己义，只截取8个字节，可以8个字节都是
名字
 union { // Misc，双字，是该节在没有对齐前的真实尺寸，该值可以不准确
 DWORD PhysicalAddress; // 真实宽度，这两个值是一个联合结构，可以使用其中的任何一个
 DWORD VirtualSize; // 一般是取后一个
 } Misc; 
 DWORD VirtualAddress; // 在内存中的偏移地址，加上ImageBase才是在内存中的真正地址
 DWORD SizeOfRawData; // 节在文件中对齐后的尺寸
 DWORD PointerToRawData; // 节区在文件中的偏移
 DWORD PointerToRelocations; // 调试相关
 DWORD PointerToLinenumbers; // 调试相关
 WORD NumberOfRelocations; // 调试相关
 WORD NumberOfLinenumbers; // 调试相关
 DWORD Characteristics; // 节的属性
 } IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;

代码中的注释可以大致了解到每个成员的作用，其中有2个成员来描述节的大小，分别是没有对齐前的真实尺寸和对齐后的宽度，这时候会出现一种情况就是对齐前的真实尺寸大于对齐后的宽度，这就是存在全局变量没有赋予初始值导致的，在文件存储中全局变量没有赋予初始值也就不占空间，但是在内存中是必须要赋予初始
值的，这时候宽度就大了一些，所以在内存中节是谁大就按照谁去展开。

与其他结构体一样，PE节也有属性，这就是成员Characteristics，其数据宽度是16位（4字节），其每一数据位
对应的属性如下所示：