羽夏壳世界—— PE 结构（下）

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你如果是从中间插过来看的，请仔细阅读 羽夏壳世界——序 ，方便学习本教程。

概述

导入表和重定位表是一个比较复杂的结构，导入表相对复杂，当然还有更复杂的资源表，不过这里并不会介绍它。
导入表是用来做什么的？比如你在写代码的时候，总会调用一些WinAPI，而这些函数都是通过DLL导出的。导入表的作用就是告诉操作系统加载该PE文件的时候需要找哪些DLL，使用了哪些DLL所提供的函数。
重定位表可能稍微难理解一些，不过如果学习上篇应该就不太难了。我们在介绍ImageBase这个成员的时候，曾说它是PE文件倾向于要加载的地址，但是如果开了基址随机或者是DLL的话通常不会使用该地址，而这个成员就是用来进行重定位的，我们可以看看为什么需要重定位：

如果执行上述代码，这个push是所谓的死地址，也就是要puts的字符串，如果加载的基址并不是我们所谓的ImageBase，而这个是作为硬编码的一部分的，如果不改变的话，这地址是错误的，如果不进行重定位，就会导致打印的字符串不对甚至报0xC0000005错误，这个就是重定位的意义，我们来看示意图：

下面我们来介绍导入表和重定位表的结构：

导入表

在介绍导入表之前，我们先放个示意图：

导入表相关信息是放到IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR结构体中的，它的结构如下：

typedef struct _IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR {
    union {
        DWORD   Characteristics;            // 0 for terminating null import descriptor
        DWORD   OriginalFirstThunk;         // RVA to original unbound IAT (PIMAGE_THUNK_DATA)
    } DUMMYUNIONNAME;
    DWORD   TimeDateStamp;                  //时间戳
    DWORD   ForwarderChain;                 //不使用
    DWORD   Name;                           //指向Ascii字符串
    DWORD   FirstThunk;                     // RVA to IAT (if bound this IAT has actual addresses)
} IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR;
typedef IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR UNALIGNED *PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR;

这结构体一个挨着一个，以空结构体为结尾（内容全为0的IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR）。用一句话概括就是一个IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR不定长数组，通过最后一个是空表示结束。
OriginalFirstThunk包含指向输入名称表INT的RVA。INT是一个IMAGE_THUNK_DATA结构的数组，数组中的每个IMAGE_THUNK_DATA结构都指向IMAGE_IMPORT_BY_NAME结构，数组以一个内容为0的IMAGE_THUNK_DATA结构结束。
TimeDateStamp是一个32位的时间标志，可以忽略。
ForwarderChain是第1个被转向的API的索引，一般为0，在程序引用一个DLL中的API，而这个API又在引用其他DLL的API时使用，但这样的情况很少出现。
Name是DLL名字的指针。它是一个以\0结尾的ASCII字符的RVA地址，该字符串包含输入的DLL名，例如KERNEL32.DLL。
FirstThunk包含指向输入地址表IAT的RVA。IAT是一个IMAGE_THUNK_DATA结构的数组。
OriginalFirstThunk和FirstThunk指向IMAGE_THUNK_DATA数组结构，结构是相似的，它的结构体如下所示：

typedef struct _IMAGE_THUNK_DATA32 {
    union {
        DWORD ForwarderString;      // PBYTE 
        DWORD Function;             // PDWORD
        DWORD Ordinal;
        DWORD AddressOfData;        // PIMAGE_IMPORT_BY_NAME
    } u1;
} IMAGE_THUNK_DATA32;
typedef IMAGE_THUNK_DATA32 * PIMAGE_THUNK_DATA32;

typedef struct _IMAGE_THUNK_DATA64 {
    union {
        ULONGLONG ForwarderString;  // PBYTE 
        ULONGLONG Function;         // PDWORD
        ULONGLONG Ordinal;
        ULONGLONG AddressOfData;    // PIMAGE_IMPORT_BY_NAME
    } u1;
} IMAGE_THUNK_DATA64;
typedef IMAGE_THUNK_DATA64 * PIMAGE_THUNK_DATA64;

上面的结构体32位和64位的区别不大，就是成员大小的问题。它是一个共用体的结构体，这个比较复杂，在不同的时刻具有不同的含义。
当IMAGE_THUNK_DATA值的最高位为1时，表示函数以序号方式输人，这时低31位，或者一个64位可执行文件的低63位，被看成一个函数序号。当双字的最高位为0时，表示函数以字符串类型的函数名方式输入，这时的值是一个RVA，指向一个IMACE_IMPORT_BY_NAME结构。
下面我们继续介绍IMAGE_IMPORT_BY_NAME，它的结构如下：

typedef struct _IMAGE_IMPORT_BY_NAME {
    WORD    Hint;
    CHAR   Name[1];
} IMAGE_IMPORT_BY_NAME, *PIMAGE_IMPORT_BY_NAME;

Hint是本函数在其所驻留DLL的输出表中的序号。该域被PE装载器用来在DLL的输出表里快速查询函数。该值不是必需的，一些链接器将它设为·。
Name含有输入函数的函数名。函数名是一个ASCII字符串，以'\0'结尾。注意，这里虽然将Name的大小以字节为单位进行定义，但其实它是一个可变尺寸域，是不定长的。
为了更好的理解，我们来看一个OriginalFirstThunk指向的结构示意，FirstThunk也是一样的。

那么IAT与INT到底有啥区别，我们来看个图：

PE加载前

PE加载后

可以看出，当PE文件在磁盘的时候，这两个存储的东西是一模一样的，但是被加载后，IAT变为了地址表，而INT被废弃掉，不再使用。
由于导入表的结构十分复杂，可能你看第一遍该博文的时候可能会犯糊涂，建议使用自己熟悉的编程语言手动解析PE的导入表，当你能够比较轻松的解析它的时候，你就会明白导入表的设计。
下面我们来看一下在二进制文件中相应的内容：

重定位表

重定位表的结构相对比较简单，在学习之前请看下面的示意图：

导入表也是一个不定长数组，用与导入表相同的方式表示结束位置，每一个成员开头描述都是一个IMAGE_BASE_RELOCATION结构：

typedef struct _IMAGE_BASE_RELOCATION {
    DWORD   VirtualAddress;
    DWORD   SizeOfBlock;
//  WORD    TypeOffset[1];
} IMAGE_BASE_RELOCATION;
typedef IMAGE_BASE_RELOCATION UNALIGNED * PIMAGE_BASE_RELOCATION;

VirtualAddress是指这组重定位数据的开始RVA地址。各重定位项的地址加这个值才是该重定位项的完整RVA地址。
SizeOFBlock是当前重定位结构的大小。因为VirtualAddress和SizeOfBlock的大小都是固定的4字节，所以这个值减8就是TypeOffset数组的大小。
TypeOffset是一个数组。数组每项大小为2字节，共16位。这16位分为高4位和低12位。高4位代表重定位类型，低12位是重定位地址，它与VirtualAddress相加就是指向PE映像中需要修改的地址数据的指针。
对于常见的重定位类型，如下所示：

类型	含义
IMAGE_REL_BASED_ABSOLUTE	没有具体含义，只是为了让每个段4字节对齐
IMACE_REL_BASED_HIGHLOW	重定位指向的整个地址都需要修正，实际上大部分情况下都是这样的
IMAGE_REL_BASED_DIR64	出现在64位 PE 文件中，对指向的整个地址进行修正

基址重定位数据采用类似按页分割的方法组织，是由许多重定位块串接成的，每个块中存放4KB的重定位信息，每个重定位数据块的大小必须以4字节对齐。
下面我们来看一下一个64位程序的重定位表：

在二进制文件的位置和内容：

地址转化

如果想要通过VA得到RVA，这个十分简单：内存地址 – ImageBase。
如果我们向通过RVA得到FOA，那么怎么样呢？首先我们得判断RVA是否位于PE头中，如果是FOA == RVA，因为此时并没有进行内存展开。如果RVA不在的话，我们就得判断RVA位于哪个节。若RVA >= 节.VirtualAddress && RVA <= 节.VirtualAddress +当前节内存对齐后的大小，那么差值 = RVA - 节.VirtualAddress，再加上相应的该节在文件中的FOA，就可以得到了真正的FOA。
如何通过FOA得到RVA呢？这里我就不多说了，原理是一样的，只是判断的东西不太一样，正确答案将会在实现篇进行揭晓。