PE文件解析基础篇

来源 https://bbs.pediy.com/thread-247114.htm

前言

之前学习了PE格式，为了更好的理解，决定写一个类似LoadPE的小工具。
编译器是VS2015，采用MFC框架。
此系列文章采用边介绍知识点，边写代码的形式，以免变的无聊丧失兴趣。
PE知识请参照《加密与解密》第10章

文章有错误或则不清楚的地方还请您指出。

PE文件格式

1.PE文件基本概念

PE文件是windows系统中遵循PE结构的文件，比如以.exe .dll为后缀名的文件以及系统驱动文件。(PE结构框架看下图）

PE文件大体分为两部分，头(包括下图中的DOS头，PE文件头，块表)与主体(块)，

PE文件从磁盘当中像内存中的映射，不是简单的“1对1”的关系，而是“拉长”了。具体的位置表现在块。但是磁盘上的数据结构与在内存中的结构是一致的。

无论PE文件在磁盘中还是在内存中，都少不了地址的概念，理解一下几个概念至关重要。

虚拟地址(VA)：在一个程序运行起来的时候，会被加载到内存中，并且每个进程都有自己的4GB，这个4GB当中的某个位置叫做**虚拟地址**，由物理地址映射过来的，4GB的空间，并没有全部被用到。

基地址( Imagebase ): 磁盘中的文件加载到内存当中的时候可以加载到任意位置，而这个位置就是程序的基址。EXE默认的加载基址是400000h,DLL文件默认基址是10000000h。需要注意的是基地址不是程序的入口点。

相对虚拟地址(RVA):为了避免PE文件中有确定的内存地址，引入了相对虚拟地址的概念。RVA是在内存中相对与载入地址(基地址）

的偏移量，所以你可以发现前三个概念的关系：虚拟地址(VA)= 基地址+ 相对虚拟地址(RVA)

文件偏移地址(FOA)：当PE文件储存在某个磁盘当中的时候，某个数据的位置相对于文件头的偏移量。

入口点(OEP)：首先明确一个概念就是OEP是一个RVA，,然后使用 OEP + Imagebase == 入口点的VA，通常情况下，OEP指向的不是main函数。

存了张图比较好的解释了各部分的关系

接下来依次介绍PE结构框图的每个部分

2.DOS头部

每个PE文件都是以DOS头开始的，IMAGE_DOS_HEADER 结构如下所示

（最左边是文件头的偏移量。）

IMAGE_DOS_HEADER STRUCT

{

+0h WORD e_magic // MZ(4Dh 5Ah) DOS可执行文件标记

+2h WORD e_cblp

+4h WORD e_cp

+6h WORD e_crlc

+8h WORD e_cparhdr

+0ah WORD e_minalloc

+0ch WORD e_maxalloc

+0eh WORD e_ss

+10h WORD e_sp

+12h WORD e_csum

+14h WORD e_ip

+16h WORD e_cs

+18h WORD e_lfarlc

+1ah WORD e_ovno

+1ch WORD e_res[4]

+24h WORD e_oemid

+26h WORD e_oeminfo

+29h WORD e_res2[10]

+3ch DWORD e_lfanew // RVA 指向PE文件头

} IMAGE_DOS_HEADER ENDS

需要关注的点是结构体的第一个和第二个元素。

e_magic:DOS头的标记位，值为4D5Ah。ASCII为”MZ“，判断一个文件是否为PE文件是会用

e_lfanew:这是一个RVA，代表了PE文件头到基址的偏移量，我们可以用它来找到PE文件头的位置。

我们用010editor打开一个exe文件

3.PE文件头

IMAGE_NT_HEADERS STRUCT 结构体

IMAGE_NT_HEADERS STRUCT

{

+0h DWORD Signature

+4h IMAGE_FILE_HEADER FileHeader

+18h IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader

} IMAGE_NT_HEADERS ENDS

Signature 字段

在一个PE文件中Signature字段被设置为4550h,ASCII码为”PE00“。如上图所示。

IMAGE_FILE_HEADER 结构体

struct IMAGE_FILE_HEADER

{

WORD Machine; //运行平台

WORD NumberOfSections; //区块表的个数

DWORD TimeDataStamp;//文件创建时间，是从1970年至今的秒数

DWORD PointerToSymbolicTable;//指向符号表的指针

DWORD NumberOfSymbols;//符号表的数目

WORD SizeOfOptionalHeader;//IMAGE_NT_HEADERS结构中OptionHeader成员的大小，对于win32平台这个值通常是0x00e0

WORD Characteristics;//文件的属性值

}

在010 Editor上查看一下

IMAGE_OPTIONAL_HEADER 结构体

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER

{

//

// Standard fields.

//

+18h WORD Magic; // 标志字, ROM 映像（0107h）,普通可执行文件（010Bh）

+1Ah BYTE MajorLinkerVersion; // 链接程序的主版本号

+1Bh BYTE MinorLinkerVersion; // 链接程序的次版本号

+1Ch DWORD SizeOfCode; // 所有含代码的节的总大小

+20h DWORD SizeOfInitializedData; // 所有含已初始化数据的节的总大小

+24h DWORD SizeOfUninitializedData; // 所有含未初始化数据的节的大小

+28h DWORD AddressOfEntryPoint; // 程序执行入口RVA

+2Ch DWORD BaseOfCode; // 代码的区块的起始RVA

+30h DWORD BaseOfData; // 数据的区块的起始RVA

//

// NT additional fields. 以下是属于NT结构增加的领域。

//

+34h DWORD ImageBase; // 程序的首选装载地址

+38h DWORD SectionAlignment; // 内存中的区块的对齐大小

+3Ch DWORD FileAlignment; // 文件中的区块的对齐大小

+40h WORD MajorOperatingSystemVersion; // 要求操作系统最低版本号的主版本号

+42h WORD MinorOperatingSystemVersion; // 要求操作系统最低版本号的副版本号

+44h WORD MajorImageVersion; // 可运行于操作系统的主版本号

+46h WORD MinorImageVersion; // 可运行于操作系统的次版本号

+48h WORD MajorSubsystemVersion; // 要求最低子系统版本的主版本号

+4Ah WORD MinorSubsystemVersion; // 要求最低子系统版本的次版本号

+4Ch DWORD Win32VersionValue; // 莫须有字段，不被病毒利用的话一般为0

+50h DWORD SizeOfImage; // 映像装入内存后的总尺寸

+54h DWORD SizeOfHeaders; // 所有头 + 区块表的尺寸大小

+58h DWORD CheckSum; // 映像的校检和

+5Ch WORD Subsystem; // 可执行文件期望的子系统

+5Eh WORD DllCharacteristics; // DllMain()函数何时被调用，默认为 0

+60h DWORD SizeOfStackReserve; // 初始化时的栈大小

+64h DWORD SizeOfStackCommit; // 初始化时实际提交的栈大小

+68h DWORD SizeOfHeapReserve; // 初始化时保留的堆大小

+6Ch DWORD SizeOfHeapCommit; // 初始化时实际提交的堆大小

+70h DWORD LoaderFlags; // 与调试有关，默认为 0

+74h DWORD NumberOfRvaAndSizes; // 下边数据目录的项数，这个字段自Windows NT 发布以来一直是16

+78h IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];

// 数据目录表

} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

重要的有

AddressOfEntryPoint: 也就是上文提到的OEP，程序源入口点。

ImageBase: 默认加载基址，

SectionAlignment: 内存当中的块对齐数，一般为0x1000

FileAlignment:磁盘当中块对齐数，一般为0x200

SizeOfHeaders:所有头部大小也就是DOS头文件头以及区块头的总大小，文件主体相对文件其实的偏移。

IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES]：数据目录表，保存了各种表的RVA及大小。

来看一下数据目录的定义

IMAGE_DATA_DIRECTORY STRUCT

VirtualAddress DWORD ? ; 数据的起始RVA

Size DWORD ? ; 数据块的长度

IMAGE_DATA_DIRECTORY ENDS

在010 Editor上查看一下

4.写代码操作一下

主要解析了DOS头与PE文件头比较重要的字段，直接放代码。

//打开文件

m_hFile = CreateFile(

m_DeleFileName,GENERIC_READ,NULL,NULL,OPEN_EXISTING,

FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);

DWORD dwSize = GetFileSize(m_hFile, NULL);

PBYTE pBuf = new BYTE[dwSize]{};

//读取

ReadFile(m_hFile,pBuf,dwSize,&dwSize,NULL);

//判断是否为PE文件

m_pDos = PIMAGE_DOS_HEADER(pBuf);

if (m_pDos->e_magic!=IMAGE_DOS_SIGNATURE)

{

MessageBox(L"不是有效的PE文件 \n");

CloseHandle(m_hFile);

m_hFile = NULL;

return;

}

m_pNTHeader = PIMAGE_NT_HEADERS(pBuf+m_pDos->e_lfanew);

if (m_pNTHeader->Signature!= IMAGE_NT_SIGNATURE)

{

MessageBox(L"不是有效的PE文件 \n");

CloseHandle(m_hFile);

m_hFile = NULL;

return;

}

//读取文件头信息

m_pFileHeader = &(m_pNTHeader->FileHeader);

m_NumberOfSections.Format(L"%X",m_pFileHeader->NumberOfSections);

m_TimeDateStamp.Format(L"%p", m_pFileHeader->TimeDateStamp);

m_SizeOfOptionalHeader.Format(L"%X", m_pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);

//拓展头信息

m_pOptionalHeader = &(m_pNTHeader->OptionalHeader);

m_AddressOfEntryPoint.Format(L"%X",m_pOptionalHeader->AddressOfEntryPoint);

m_SizeOfHeaders.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->SizeOfHeaders);

m_ImageBase.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->ImageBase);

m_SizeOfImage.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->ImageBase);

m_BaseOfCode.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->BaseOfCode);

m_DllCharacteristics.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->DllCharacteristics);

m_BaseOfData.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->BaseOfData);

m_NumberOfRvaAndSizes.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->NumberOfRvaAndSizes);

m_SectionAlignment.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->SectionAlignment);

m_FileAlignment.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->FileAlignment);

m_CheckSum.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->CheckSum);

m_Magic.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->CheckSum);

m_Subsystem.Format(L"%X", m_pOptionalHeader->Subsystem);

实现的效果如下：

第一部分比较简单，完整代码放到附件。

============== End