在笔者上一篇文章《内核解析PE结构导出表》
介绍了如何解析内存导出表结构,本章将继续延申实现解析PE结构的PE头,PE节表等数据,总体而言内核中解析PE结构与应用层没什么不同,在上一篇文章中LyShark
封装实现了KernelMapFile()
内存映射函数,在之后的章节中这个函数会被多次用到,为了减少代码冗余,后期文章只列出重要部分,读者可以自行去前面的文章中寻找特定的片段。
PE结构(Portable Executable Structure)是Windows操作系统用于执行可执行文件和动态链接库(DLL)的标准格式。节表(Section Table)是PE结构中的一个部分,它记录了可执行文件或DLL中每个区域的详细信息,例如代码、数据、资源等。
Windows NT 系统中可执行文件使用微软设计的新的文件格式,PE文件的基本结构如下图所示:
在PE文件中,代码,已初始化的数据,资源和重定位信息等数据被按照属性分类放到不同的Section(节区/或简称为节)
中,而每个节区的属性和位置等信息用一个IMAGE_SECTION_HEADER
结构来描述,所有的IMAGE_SECTION_HEADER
结构组成了一个节表(Section Table)
,节表数据在PE文件中被放在所有节数据的前面.
上面PE结构图中可知PE文件的开头部分包括了一个标准的DOS可执行文件结构,这看上去有些奇怪,但是这对于可执行程序的向下兼容性来说却是不可缺少的,当然现在已经基本不会出现纯DOS程序了,现在来说这个IMAGE_DOS_HEADER
结构纯粹是历史遗留问题。
9.1.1 DOS头结构解析
PE文件中的DOS部分由MZ格式的文件头和可执行代码部分组成,可执行代码被称为DOS块(DOS stub)
,MZ格式的文件头由IMAGE_DOS_HEADER
结构定义,在C语言头文件winnt.h
中有对这个DOS结构详细定义,如下所示:
typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER { WORD e_magic; // DOS的头部WORD e_cblp; // Bytes on last page of fileWORD e_cp; // Pages in fileWORD e_crlc; // RelocationsWORD e_cparhdr; // Size of header in paragraphsWORD e_minalloc; // Minimum extra paragraphs neededWORD e_maxalloc; // Maximum extra paragraphs neededWORD e_ss; // Initial (relative) SS valueWORD e_sp; // Initial SP valueWORD e_csum; // ChecksumWORD e_ip; // Initial IP valueWORD e_cs; // Initial (relative) CS valueWORD e_lfarlc; // File address of relocation tableWORD e_ovno; // Overlay numberWORD e_res[4]; // Reserved wordsWORD e_oemid; // OEM identifier (for e_oeminfo)WORD e_oeminfo; // OEM information; e_oemid specificWORD e_res2[10]; // Reserved wordsLONG e_lfanew; // 指向了PE文件的开头(重要)} IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;
在DOS文件头中,第一个字段e_magic
被定义为MZ
,标志着DOS文件的开头部分,最后一个字段e_lfanew
则指明了PE文件的开头位置,现在来说除了第一个字段和最后一个字段有些用处,其他字段几乎已经废弃了,这里附上读取DOS头的代码。
void DisplayDOSHeadInfo(HANDLE ImageBase)
{PIMAGE_DOS_HEADER pDosHead = NULL;pDosHead = (PIMAGE_DOS_HEADER)ImageBase;printf("DOS头: %x\n", pDosHead->e_magic);printf("文件地址: %x\n", pDosHead->e_lfarlc);printf("PE结构偏移: %x\n", pDosHead->e_lfanew);
}
9.1.2 PE头结构解析
从DOS文件头的e_lfanew
字段向下偏移003CH
的位置,就是真正的PE文件头的位置,该文件头是由IMAGE_NT_HEADERS
结构定义的,定义结构如下:
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {DWORD Signature; // PE文件标识字符IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;
如上PE文件头的第一个DWORD是一个标志,默认情况下它被定义为00004550h也就是P,E
两个字符另外加上两个零,而大部分的文件属性由标志后面的IMAGE_FILE_HEADER
和IMAGE_OPTIONAL_HEADER32
结构来定义,我们继续跟进IMAGE_FILE_HEADER
这个结构:
typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {WORD Machine; // 运行平台WORD NumberOfSections; // 文件的节数目DWORD TimeDateStamp; // 文件创建日期和时间DWORD PointerToSymbolTable; // 指向符号表(用于调试)DWORD NumberOfSymbols; // 符号表中的符号数量WORD SizeOfOptionalHeader; // IMAGE_OPTIONAL_HANDLER32结构的长度WORD Characteristics; // 文件的属性 exe=010fh dll=210eh
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
继续跟进 IMAGE_OPTIONAL_HEADER32
结构,该结构体中的数据就丰富了,重要的结构说明经备注好了:
typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {WORD Magic;BYTE MajorLinkerVersion; // 连接器版本BYTE MinorLinkerVersion;DWORD SizeOfCode; // 所有包含代码节的总大小DWORD SizeOfInitializedData; // 所有已初始化数据的节总大小DWORD SizeOfUninitializedData; // 所有未初始化数据的节总大小DWORD AddressOfEntryPoint; // 程序执行入口RVADWORD BaseOfCode; // 代码节的起始RVADWORD BaseOfData; // 数据节的起始RVADWORD ImageBase; // 程序镜像基地址DWORD SectionAlignment; // 内存中节的对其粒度DWORD FileAlignment; // 文件中节的对其粒度WORD MajorOperatingSystemVersion; // 操作系统主版本号WORD MinorOperatingSystemVersion; // 操作系统副版本号WORD MajorImageVersion; // 可运行于操作系统的最小版本号WORD MinorImageVersion;WORD MajorSubsystemVersion; // 可运行于操作系统的最小子版本号WORD MinorSubsystemVersion;DWORD Win32VersionValue;DWORD SizeOfImage; // 内存中整个PE映像尺寸DWORD SizeOfHeaders; // 所有头加节表的大小DWORD CheckSum;WORD Subsystem;WORD DllCharacteristics;DWORD SizeOfStackReserve; // 初始化时堆栈大小DWORD SizeOfStackCommit;DWORD SizeOfHeapReserve;DWORD SizeOfHeapCommit;DWORD LoaderFlags;DWORD NumberOfRvaAndSizes; // 数据目录的结构数量IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;
IMAGE_DATA_DIRECTORY数据目录列表,它由16个相同的IMAGE_DATA_DIRECTORY结构组成,这16个数据目录结构定义很简单仅仅指出了某种数据的位置和长度,定义如下:
typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {DWORD VirtualAddress; // 数据起始RVADWORD Size; // 数据块的长度
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;
上方的结构就是PE文件的重要结构,接下来将通过编程读取出PE文件的开头相关数据,读取这些结构也非常简单代码如下所示。
NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{DbgPrint("hello lyshark \n");NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;HANDLE hFile = NULL;HANDLE hSection = NULL;PVOID pBaseAddress = NULL;UNICODE_STRING FileName = { 0 };// 初始化字符串RtlInitUnicodeString(&FileName, L"\\??\\C:\\Windows\\System32\\ntdll.dll");// 内存映射文件status = KernelMapFile(FileName, &hFile, &hSection, &pBaseAddress);if (!NT_SUCCESS(status)){return 0;}// 获取PE头数据集PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)pBaseAddress;PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeaders = (PIMAGE_NT_HEADERS)((PUCHAR)pDosHeader + pDosHeader->e_lfanew);PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = &pNtHeaders->FileHeader;DbgPrint("运行平台: %x\n", pFileHeader->Machine);DbgPrint("节区数目: %x\n", pFileHeader->NumberOfSections);DbgPrint("时间标记: %x\n", pFileHeader->TimeDateStamp);DbgPrint("可选头大小 %x\n", pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);DbgPrint("文件特性: %x\n", pFileHeader->Characteristics);DbgPrint("入口点: %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.AddressOfEntryPoint);DbgPrint("镜像基址: %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.ImageBase);DbgPrint("镜像大小: %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.SizeOfImage);DbgPrint("代码基址: %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.BaseOfCode);DbgPrint("区块对齐: %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.SectionAlignment);DbgPrint("文件块对齐: %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.FileAlignment);DbgPrint("子系统: %x\n", pNtHeaders->OptionalHeader.Subsystem);DbgPrint("区段数目: %d\n", pNtHeaders->FileHeader.NumberOfSections);DbgPrint("时间日期标志: %x\n", pNtHeaders->FileHeader.TimeDateStamp);DbgPrint("首部大小: %x\n", pNtHeaders->OptionalHeader.SizeOfHeaders);DbgPrint("特征值: %x\n", pNtHeaders->FileHeader.Characteristics);DbgPrint("校验和: %x\n", pNtHeaders->OptionalHeader.CheckSum);DbgPrint("可选头部大小: %x\n", pNtHeaders->FileHeader.SizeOfOptionalHeader);DbgPrint("RVA 数及大小: %x\n", pNtHeaders->OptionalHeader.NumberOfRvaAndSizes);ZwUnmapViewOfSection(NtCurrentProcess(), pBaseAddress);ZwClose(hSection);ZwClose(hFile);Driver->DriverUnload = UnDriver;return STATUS_SUCCESS;
}
运行如上这段代码,即可解析出ntdll.dll
模块的核心内容,如下图所示;
接着来实现解析节表,PE文件中的所有节的属性定义都被定义在节表中,节表由一系列的IMAGE_SECTION_HEADER
结构排列而成,每个结构邮过来描述一个节,节表总被存放在紧接在PE文件头的地方,也即是从PE文件头开始偏移为00f8h
的位置处,如下是节表头部的定义。
typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {BYTE Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];union {DWORD PhysicalAddress;DWORD VirtualSize; // 节区尺寸} Misc;DWORD VirtualAddress; // 节区RVADWORD SizeOfRawData; // 在文件中对齐后的尺寸DWORD PointerToRawData; // 在文件中的偏移DWORD PointerToRelocations; // 在OBJ文件中使用DWORD PointerToLinenumbers;WORD NumberOfRelocations;WORD NumberOfLinenumbers;DWORD Characteristics; // 节区属性字段
} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;
其中,Name是该节的名称,VirtualAddress
是该节在内存中的虚拟地址,SizeOfRawData
是该节在文件中的大小,PointerToRawData
是该节在文件中的偏移地址,Characteristics
描述了该节的属性,例如是否可读、可写、可执行等。
节表通常位于PE结构的文件头后面,它包含了多个节表项,每个节表项描述了一个节的信息,包括:
- 节名称:每个节都有一个名称,例如代码节的名称为
.text
,数据节的名称为.data
等; - 节大小:该节的大小,以字节为单位;
- 节的虚拟地址:该节在内存中的虚拟地址;
- 节的物理地址:该节在文件中的偏移地址;
- 节的属性:例如该节是否可读、可写、可执行等。
总的来说,节表记录了PE文件中每个区域的详细信息,这些信息对于可执行文件或DLL的加载和运行都非常重要。
解析节表也很容易实现,首先通过pFileHeader->NumberOfSections
获取到节数量,然后循环解析直到所有节输出完成,这段代码实现如下所示。
NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{DbgPrint("hello lyshark \n");NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;HANDLE hFile = NULL;HANDLE hSection = NULL;PVOID pBaseAddress = NULL;UNICODE_STRING FileName = { 0 };// 初始化字符串RtlInitUnicodeString(&FileName, L"\\??\\C:\\Windows\\System32\\ntdll.dll");// 内存映射文件status = KernelMapFile(FileName, &hFile, &hSection, &pBaseAddress);if (!NT_SUCCESS(status)){return 0;}// 获取PE头数据集PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)pBaseAddress;PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeaders = (PIMAGE_NT_HEADERS)((PUCHAR)pDosHeader + pDosHeader->e_lfanew);PIMAGE_SECTION_HEADER pSection = IMAGE_FIRST_SECTION(pNtHeaders);PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = &pNtHeaders->FileHeader;DWORD NumberOfSectinsCount = 0;// 获取区块数量NumberOfSectinsCount = pFileHeader->NumberOfSections;DWORD64 *difA = NULL; // 虚拟地址开头DWORD64 *difS = NULL; // 相对偏移(用于遍历)difA = ExAllocatePool(NonPagedPool, NumberOfSectinsCount*sizeof(DWORD64));difS = ExAllocatePool(NonPagedPool, NumberOfSectinsCount*sizeof(DWORD64));DbgPrint("节区名称 相对偏移\t虚拟大小\tRaw数据指针\tRaw数据大小\t节区属性\n");for (DWORD temp = 0; temp<NumberOfSectinsCount; temp++, pSection++){DbgPrint("%10s\t 0x%x \t 0x%x \t 0x%x \t 0x%x \t 0x%x \n",pSection->Name, pSection->VirtualAddress, pSection->Misc.VirtualSize,pSection->PointerToRawData, pSection->SizeOfRawData, pSection->Characteristics);difA[temp] = pSection->VirtualAddress;difS[temp] = pSection->VirtualAddress - pSection->PointerToRawData;}ZwUnmapViewOfSection(NtCurrentProcess(), pBaseAddress);ZwClose(hSection);ZwClose(hFile);Driver->DriverUnload = UnDriver;return STATUS_SUCCESS;
}
运行驱动程序,即可输出ntdll.dll
模块的节表信息,如下图;