PE文件学习系列三-PE头详解

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最近比较忙，只能抽节假日去学习和记录自己的学习,这一节我记录自己学习PE头的学习。在这里给大家介绍一本很好的学习PE的书：Windows PE权威指南。上一节我们一起学习DOS头。DOS头很多内容在16位DOS系统下面才会用到。在现在的Win32系统中，这些事冗余。

因此我们关注更多的是PE头而非DOS头。首先上图，对着图片看才够清晰：

以后不管我们学习PE的哪个结构，我们都对着这个图去学习，这样才会有感觉。

上PE头C结构描述，这个结构还是在WinNT.h中：

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS { DWORD Signature; IMAGE_FILE_HEADER FileHeader; IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader; } IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

请查看上面的图片四字节的被称为PE标识符的Signature这四个字节就是图上面的PE00。我猜PE文件的称谓也是这个缘由吧。。_IMAGE_NT_HEADERS 结构的另外两个成员都是结构体，

1.PE标准机构-IMAGE_FILE_HEADER

typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
    WORD    Machine;//运行平台
    WORD    NumberOfSections;//PE文件中节的数量
    DWORD   TimeDateStamp;//文件创建时间和日期
    DWORD   PointerToSymbolTable;//指向符合表（用于调试）
    DWORD   NumberOfSymbols;//符合表中符号数量（用于调试）
    WORD    SizeOfOptionalHeader;//扩展头结构的长度
    WORD    Characteristics;//文件属性
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

我已经给机构成员后面添加了备注，让我们理解这个结构。IMAGE_FILE_HEADER.NumberOfSections。PE节的数量，这个可以对节区信息进行遍历的循环次数。

2.PE扩展头-IMAGE_OPTIONAL_HEADER32

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
    //
    // Standard fields.
    //

    WORD    Magic;//魔术字
    BYTE    MajorLinkerVersion;//连接器版本号
    BYTE    MinorLinkerVersion;
    DWORD   SizeOfCode;  //所有含代码节的总大小
    DWORD   SizeOfInitializedData;//所有含已初始化数据的节的总大小
    DWORD   SizeOfUninitializedData;//所有含未初始化数据的节的大小
    DWORD   AddressOfEntryPoint;//程序执行入口RVA
    DWORD   BaseOfCode;//代码节的起始RVA
    DWORD   BaseOfData;//数据节的起始RVA

    //
    // NT additional fields.
    //

    DWORD   ImageBase; //程序的建议装载地址
    DWORD   SectionAlignment;//内存节的对齐粒度
    DWORD   FileAlignment;//文件中节的对齐粒度
    WORD    MajorOperatingSystemVersion;
    WORD    MinorOperatingSystemVersion;
    WORD    MajorImageVersion;
    WORD    MinorImageVersion;
    WORD    MajorSubsystemVersion;//操作系统版本号
    WORD    MinorSubsystemVersion;
    DWORD   Win32VersionValue;
    DWORD   SizeOfImage;//内存中PE镜像文件尺寸
    DWORD   SizeOfHeaders;
    DWORD   CheckSum;
    WORD    Subsystem;
    WORD    DllCharacteristics;//DLL文件特性
    DWORD   SizeOfStackReserve;
    DWORD   SizeOfStackCommit;
    DWORD   SizeOfHeapReserve;
    DWORD   SizeOfHeapCommit;
    DWORD   LoaderFlags;
    DWORD   NumberOfRvaAndSizes;//下面的数据目录结构的项目数量
    IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];//数据目录
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

以上我对一些比较关注的机构字段加上了备注。

查看以上机构我们看到这个IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构内容特别丰富，比PE标准结构丰富多了。

SectionAlignment这个字段是内存中节的对齐粒度，在这里我要说明下，Windows系统中（默认32位系统）,操作系统能识别4G内存，对于每个进程都有一个独立的4G虚拟内存。在这种4G虚拟内存机制中起到最大的作用是内存分页机制，内存分页机制将一部分硬盘空间作为内存。而这个分页机制中的页大小为4K，也就是16进制的1000H。那么我们很容易知道默认的SectionAlignment值就是1000H，也就是4K。当然PE文件在硬盘上是不一样的，PE文件存磁盘上对齐粒度是200H。

结构最后一个字段IMAGE_DATA_DIRECTORY。该字段定义了PE文件中出现的所有不同类型的数据的目录信息，应用程序中数据被按照用途分成很多种类，如导入表，导出表，资源，重定位表等，DataDirectory数组个数为16。

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
    DWORD   VirtualAddress;//数据起始RVA
    DWORD   Size;//数据块长度
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;

IMAGE_DATA_DIRECTORY.VirtualAddress虚拟地址指定的是相应节的相对虚拟地址（RVA），PE文件中有16个节，严格讲有15个，最后一个是预留的。

学到这有人会问，看了这么多结构，有什么用呢？？这个真的很有用，后期可以写程序区分析这些机构。可以动态改变PE结构，可以给PE文件加密……，等等都是靠对这些机构的理解才能做到。

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