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  • 转一篇绝对详细的手工构造PE文件教程

    转自:http://blog.xfocus.hk/article/20.htm

    一直以来都在学习PE文件结构,从不敢轻视,但是即使如此还是发现自己在这方面有所不足,于是便想到了用纯手工方式打造一个完整的可执行的PE文件。在这期间我也查了大量资料,但是这些资料都有一个通病就是不完整,看雪得那个只翻译了一部分,加解密技术内幕介绍的更是笼统,而且是打造一个只有180字节的PE文件,是高手们茶余饭后的怡情小游戏。


           鉴于此,心想为什么不自己摸索着手工打造一个完整些的呢?一是加强一下自己对于PE文件的了解,二是写出一篇参考性比较强的文章,给有志于在此发展的朋友们铺一铺路,也算是干了一件利国利民的好事。

           对于手工打造PE文件,我个人认为至少要分为三篇文章来阐述,每篇相对独立,合起来形成一个相对的体系。第一篇文章(也就是本文)用来介绍怎样用手工打造一个最典型、最简单的PE文件,而后两篇文章的问世还要引用潘爱民先生的一句话“还需要时日与机缘”。

           本文介绍的PE文件手工编辑方式,是本着以下三个原则所写的,望读者注意:
    1、完整性:对于手工打造PE文件所不需注意的字段也进行了必要的介绍,因此整文可能显得非常臃肿。
    2、典型性:完全按照典型的PE文件结构构造,因此对于某些不常见的PE文件结构有一定差距。
    3、易学性:对于字段之间的逻辑关系进行了比较细致的介绍,因此对于一部分底子比较好的读者来说可能显得有些啰嗦。

           为了方便各位阅读与查阅,我将文章分成了三各部分,以便各位读者各取所需,不用把宝贵的精力浪费在查找上。
    1、PE文件整体信息,提供了一个剖析PE文件的图表,以便于读者对于PE文件有一个整体的了解,并监督自己的工作进度。
    2、对于重点字段的介绍,以及字段之间的逻辑关系,建议首先从这里开始看。
    3、手工构造PE文件字段清单,此清单包含构造一个完整PE文件的每一个字节,跟着这个清单走就可以构造一个PE文件。

            对于第一次手工打造PE文件的朋友们来说,你们可以以“一、整体性息”为大纲,并参考第三部分一块一块的慢慢打造,如果有不懂的地方就去看第二部分。


    选读:为什么要手工打造PE文件?

            我们知道,往往从一个系统可执行文件结构上,就可以看整个操作系统的一些特性。也就是说PE里有Windows操作系统结构与运行机理的影子。由此可见,PE文件必然是一个非常庞杂且逻辑复杂的结构,那么为什么我们还要“自取其辱”来手工制造一个PE文件呢?这就要从PE文件的重要性说起了。
        
            我们现今组成Windows大家庭的主要成员就是PE文件了,里面包括EXE、DLL、OCX、SYS等一切最有价值的文件都是PE文件格式,出于对版权的考虑或对某种技术的渴求,任何一种与Windows系统相关的行为最终都要归集到这里--PE文件。

            特别是对于想学习加壳、破解、搞虚拟机的朋友们来说,熟知PE文件结构更是必不可少的基本功!

            但也正是由于PE文件的复杂性,我们才要采取一些特别的办法来攻克它,其中手工打造PE文件就是一条捷径。

            你可以想像一下,如果你都可以手工打造PE文件的话,那么对于PE文件的了解更是可见一斑了。但是我还想提醒一下各位读者,即便是如此,我们所了解的也仅仅是一部分,不过一般情况下已经足够了。


    一、整体性息

        这部分以图表的形式表示PE文件的整体结构。

    -------------*-------------------------------------------------*
                     | DOS Header(IMAGE_DOS_HEADER)         | -->64 Byte
    DOS头部  --------------------------------------------------
                     | DOS Stub                                            | -->112 Byte
    -------------*-------------------------------------------------*
                     | "PE"00 (Signature)                                | -->4 Byte
                      -------------------------------------------------
                     | IMAGE_FILE_HEADER                             | -->20 Byte
    PE文件头 --------------------------------------------------
                     | IMAGE_OPTIONAL_HEADER32                 | -->96 Byte
                     ---------------------------------------------------
                     | 数据目录表                                           | -->128 Byte
    -------------*--------------------------------------------------*
                     | IMAGE_SECTION_HEADER                      | -->40 Byte
                     ---------------------------------------------------
       块表       | IMAGE_SECTION_HEADER                       | -->40 Byte
                      --------------------------------------------------
                     | IMAGE_SECTION_HEADER                      | -->40 Byte  
    -------------*--------------------------------------------------*
                     |.text                                                     | -->512 Byte
                     ---------------------------------------------------
        块          |.rdata                                                    | -->512 Byte
                     ---------------------------------------------------
                     |.data                                                     | -->512 Byte
    -------------*-------------------------------------------------*
                     | COFF行号                                              | -->NULL
                     ---------------------------------------------------
    调试信息 | COFF符号表                                              | -->NULL
                     ---------------------------------------------------
                     | Code View 调试信息                                | -->NULL
    -------------*--------------------------------------------------*

    这部分内容的意义有二:
    1、对于PE文件有一个整体的认识。
    2、方便审查自己的构造进度。

           这里我们重点介绍怎样用其审查自己的构造进度,首先希望各位读者明白我们将要手工构造的一个体积为2560字节的这个小家伙,对于初次上手的读者们来说并不是一件小的工程,因此有必要知道自己现在正做什么,以及做到哪里了。

           记得我少年学画时老师教我们构图就要从整体到局部,后来自学编程仍然是先实现大的框架再去解决每一个细节问题。OK,现在到了这里,很显然我们仍然需要本着从整体到局部的思想来构造我们的PE文件。

           那好,我们先搞明白第一个问题“我们的文件体积是怎么计算出来的呢”。

           首先我们要知道,PE文件自始至终都是以一种节的思想来构造的,那么我们就要从节开始。

           对于本文所讲述的PE文件来讲总共有三个区块(节),他们分别用来存放可执行代码、输入表信息以及全局变量,接触过PE文件的朋友对于区块的概念应该不陌生,我们知道Windows下的很多应用程序的文件对齐粒度,也就是大名鼎鼎的FileAlignment字段的值多为200h Byte,也就是十进制的512 Byte。我们同样应该知道,对于不足512字节的区段,余下部分要用00h填充到512字节大小,对与超过部分(例如513字节的区段)我们就要在多分配给他512字节个空间。

           当然,这些基础知识我想有一部分读者应该比较熟悉,那么对于PE文件头部分呢?也是如此吗?例如本例中的PE头就占用了544个字节,但是很显然这要使其填充到1024(400h)字节处才能开始第一个区段.text段。

           正是如此,我们整个文件的体积就是PE头+3个区段的体积之和,也就是PE头(512*2)+3个区段(512*3)=2560,这也就是我们所构造的PE文件的最终大小了。

           其次我们提前搞清楚一些字段与区段的偏移量也是比较重要的,这里对于计算方式不再多说,请大家直接看下面的表:
    1、PE头开始处 000000B0h
    2、IMAGE_OPTIONAL_HEADER32开始处 000000C8h
    3、数据目录表开始处 00000128h
    4、块表开始处 000001A8h
    5、.text块开始处 00000400h
    6、.rdata块开始处 00000600h
    7、.data块开始处 00000800h

           当然,上面的那些Offset只是针对本文件而言,并不绝对,具体情况还要具体分析。

           到此,本段就告一段落了,剩下的两段为了提高效率我并没有加以润色,全都是干货,希望各位读者能吃下这两块营养丰富的压缩饼干……


    二、重点字段介绍

           这里只对需手工构造的字段进行着重介绍,详细的PE文件结构字段清单请见第三部分。

    1、DOS头部
      1-1  DOS Header
        1-1-1   e_magic  [WORD]  -->4D 5A (* DOS可执行文件头标记)
        注释:此处值总是为MZ的16进制码。

        1-1-19  e_lfanew  [DWORD]  -->B0 00 00 00 (* 指向PE文件头的偏移量。0xB0=64+112)
        注释:此处的值正好为为DOS头部的大小,因为DOS头部后面就是PE文件头部分了。

    2  PE文件头
      2-1  "PE"00
        2-1-1  Signature  [DWORD] -->50450000h (* PE文件头标记)
        注释:此处的值总是为PE的16进制值加0000h。

      2-2  IMAGE_FILE_HEADER
        2-2-1  Machine  [WORD]  -->4C 01 (* 可执行文件的目标CPU类型)
        注释:此PE文件可以运行于哪个CPU下,其标志就为相应的值。
        *------------------------------*
        |     机器            |  标志   |
        -------------------------------
        | Intel i386         | 14Ch   |
        -------------------------------
        | MIPS R3000    | 162h   |
        -------------------------------
        | MIPS R4000    | 166h   |
        -------------------------------
        | Alpha AXP       | 184h   |
        -------------------------------
        | Power PC        | 1F0h   |
        *-----------------------------*

        2-2-2  NumberOfSections  [WORD]  -->03 00 (* 区块数目)
        注释:此值决定此PE文件的区块数目,本文件为3个区块。

        2-2-6  SizeOfOptionalHeadr  [WORD]  -->E0 00 (* PE头(IMAGE_OPTIONAL_HEADER32)大小)
        注释:此值表示PE文件头的大小。

        2-2-7  Characteristics  [WORD]  -->0F 01 (* 文件属性)
        注释:此值为文件的执行属性。EXE文件此值一般为010Fh,DLL文件此值一般为0210h。

      2-3  IMAGE_OPTIONAL_HEADER32
        2-3-1   Magic  [WORD]  -->0B 01 (* 标记字)
        注释:此处是一个标记字,用于描述次PE文件的映像类型。ROM映像为0107h;普通可执行映像010Bh;PE32+则是020Bh。

        2-3-7   AddressOfEntryPoint  [DWORD] -->00 10 00 00 (* 程序执行入口RAV)
        注释:通俗的说就是指向可执行代码区块(例如.text)的首地址。

        2-3-10  ImageBase  [DWORD] -->00 00 40 00 (* 程序默认装入基地址)
        注释:是指文件在内存中首选的装入地址。

        2-3-11  SectionAlignment  [DWORD] -->00 10 00 00 (* 内存中区块对齐值)
        注释:PE文件被装入内存中时的块对齐大小,也叫做块粒度。其默认的对其尺寸是CPU的页尺寸。

        2-3-12  FileAlignment  [DWORD] -->00 02 00 00 (* 文件中区块对齐值)
        注释:磁盘上PE文件的区块对齐大小。这个值必须是2的幂,并且最小为200h。

        2-3-17  MajorSubsystemVersion  [WORD]  -->04 00 (* 运行所需最低子系统主版本号)
        注释:要求最低的子系统主版本号,一般情况下都为4。

        2-3-18  MinorSubsystemVersion  [WORD]  -->00 00 (* 运行所需最低子系统次版本号)
        注释:要求最低的子系统次版本号,一般情况下都为0。

        2-3-20  SizeOfImage  [DWORD] -->00 40 00 00 (* 映像装入内存后的总尺寸)
        注释:指的是装入文件从Image Base到最后一个区块的总大小。

        2-3-21  SizeOfHeaders  [DWORD] -->00 04 00 00 (* DOS头、PE头、区块表的总大小)
        注释:指的是DOS头、PE头与区块表的总大小,并且所有这些项目都出现在PE文件中任何代码或数据块之前。此值遵守文件对齐粒度。

        2-3-23  Subsystem [WORD]  -->03 00 (* 文件子系统)
        注释:标明可执行文件所期望的子系统(用户界面类型)。
              *----*-------------------------------------*
              | 值 |          子系统                          |
              *----*-------------------------------------*
              | 0  | 未知                                        |
              --------------------------------------------
              | 1  | 不需要子系统(如驱动程序) |
              ---------------------------------------------
              | 2  | 图形接口子系统(GUI)          |
              ---------------------------------------------
              | 3  | 字符子系统(CUI)                 |
              ---------------------------------------------
              | 5  | OS/2字符子系统                      |
              ---------------------------------------------
              | 7  | POSIX字符子系统                    |
              ---------------------------------------------
              | 8  | 保留                                         |
              ---------------------------------------------
              | 9  | Windows CE图形界面              |
              *----*--------------------------------------*

        2-3-30  NumberOfRvaAndSizes  [DWORD] -->10 00 00 00 (* 数据目录标的项数,默认总为16)
        注释:数据目录的项数。这个字段字NT系统发布以来就一直是16。

      

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