关于PE可执行文件的修改

关于PE可执行文件的修改

关于PE可执行文件的修改 在windows 9x、NT、2000下，所有的可执行文件都是基于Microsoft设计的一种新的文件格式Portable Executable File Format（可移植的执行体），即PE格式。有一些时候，我们需要对这些可执行文件进行修改，下面文字试图详细的描述PE文件的格式及对PE格式文件的修改。

1、PE文件框架构成

DOS MZ header

DOS stub

PE header

Section table

Section 1

Section 2

Section ...

Section n

上 表是PE文件结构的总体层次分布。所有 PE文件(甚至32位的 DLLs) 必须以一个简单的 DOS MZ header 开始，在偏移0处有DOS下可执行文件的“MZ标志”，有了它，一旦程序在DOS下执行，DOS就能识别出这是有效的执行体，然后运行紧随 MZ header 之后的 DOS stub。DOS stub实际上是个有效的EXE，在不支持 PE文件格式的操作系统中，它将简单显示一个错误提示，类似于字符串 " This program cannot run in DOS mode " 或者程序员可根据自己的意图实现完整的 DOS代码。通常DOS stub由汇编器/编译器自动生成，对我们的用处不是很大，它简单调用中断21h服务9来显示字符串"This program cannot run in DOS mode"。

紧接着 DOS stub 的是 PE header。 PE header 是PE相关结构 IMAGE_NT_HEADERS 的简称，其中包含了许多PE装载器用到的重要域。可执行文件在支持PE文件结构的操作系统中执行时，PE装载器将从 DOS MZ header的偏移3CH处找到 PE header 的起始偏移量。因而跳过了 DOS stub 直接定位到真正的文件头 PE header。

PE文件的真正内容划分成块，称之为sections（节）。每节是一块拥有共同属性的数据，比如“.text”节等，那么，每一节的内容都是什么呢？实际上PE格式的文件把具有相同属性的内容放入同一个节中，而不必关心类似“.text”、“.data”的命名，其命名只是为了便于识别，所有，我们如果对PE格式的文件进行修改，理论上讲可以写入任何一个节内，并调整此节的属性就可以了。

PE header 接下来的数组结构 section table（节表）。 每个结构包含对应节的属性、文件偏移量、虚拟偏移量等。如果PE文件里有5个节，那么此结构数组内就有5个成员。

以上就是PE文件格式的物理分布，下面将总结一下装载一PE文件的主要步骤：

1、 PE文件被执行，PE装载器检查 DOS MZ header 里的 PE header 偏移量。如果找到，则跳转到 PE header。

2、PE装载器检查 PE header 的有效性。如果有效，就跳转到PE header的尾部。

3、紧跟 PE header 的是节表。PE装载器读取其中的节信息，并采用文件映射方法将这些节映射到内存，同时付上节表里指定的节属性。

4、PE文件映射入内存后，PE装载器将处理PE文件中类似 import table（引入表）逻辑部分。

上述步骤是一些前辈分析的结果简述。

2、PE文件头概述

我们可以在winnt.h这个文件中找到关于PE文件头的定义：

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {

DWORD Signature;

//PE文件头标志 ：“PE\0\0”。在开始DOS header的偏移3CH处所指向的地址开始

IMAGE_FILE_HEADER FileHeader; //PE文件物理分布的信息

IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader; //PE文件逻辑分布的信息

} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {

WORD Machine; //该文件运行所需要的CPU，对于Intel平台是14Ch

WORD NumberOfSections; //文件的节数目

DWORD TimeDateStamp; //文件创建日期和时间

DWORD PointerToSymbolTable; //用于调试

DWORD NumberOfSymbols; //符号表中符号个数

WORD SizeOfOptionalHeader; //OptionalHeader 结构大小

WORD Characteristics; //文件信息标记，区分文件是exe还是dll

} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {

WORD Magic; //标志字(总是010bh)

BYTE MajorLinkerVersion; //连接器版本号

BYTE MinorLinkerVersion; //

DWORD SizeOfCode; //代码段大小

DWORD SizeOfInitializedData; //已初始化数据块大小

DWORD SizeOfUninitializedData; //未初始化数据块大小

DWORD AddressOfEntryPoint; //PE装载器准备运行的PE文件的第一个指令的RVA，若要改变整个执行的流程，可以将该值指定到新的RVA，这样新RVA处的指令首先被执行。（许多文章都有介绍RVA，请去了解）

DWORD BaseOfCode; //代码段起始RVA

DWORD BaseOfData; //数据段起始RVA

DWORD ImageBase; //PE文件的装载地址

DWORD SectionAlignment; //块对齐

DWORD FileAlignment; //文件块对齐

WORD MajorOperatingSystemVersion;//所需操作系统版本号

WORD MinorOperatingSystemVersion;//

WORD MajorImageVersion; //用户自定义版本号

WORD MinorImageVersion; //

WORD MajorSubsystemVersion; //win32子系统版本。若PE文件是专门为Win32设计的

WORD MinorSubsystemVersion; //该子系统版本必定是4.0否则对话框不会有3维立体感

DWORD Win32VersionValue; //保留

DWORD SizeOfImage; //内存中整个PE映像体的尺寸

DWORD SizeOfHeaders; //所有头+节表的大小

DWORD CheckSum; //校验和

WORD Subsystem; //NT用来识别PE文件属于哪个子系统

WORD DllCharacteristics; //

DWORD SizeOfStackReserve; //

DWORD SizeOfStackCommit; //

DWORD SizeOfHeapReserve; //

DWORD SizeOfHeapCommit; //

DWORD LoaderFlags; //

DWORD NumberOfRvaAndSizes; //

IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];

//IMAGE_DATA_DIRECTORY 结构数组。每个结构给出一个重要数据结构的RVA，比如引入地址表等

} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {

DWORD VirtualAddress; //表的RVA地址

DWORD Size; //大小

} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;

PE文件头后是节表，在winnt.h下如下定义

typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {

BYTE Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];//节表名称,如“.text”

union {

DWORD PhysicalAddress; //物理地址

DWORD VirtualSize; //真实长度

} Misc;

DWORD VirtualAddress; //RVA

DWORD SizeOfRawData; //物理长度

DWORD PointerToRawData; //节基于文件的偏移量

DWORD PointerToRelocations; //重定位的偏移

DWORD PointerToLinenumbers; //行号表的偏移

WORD NumberOfRelocations; //重定位项数目

WORD NumberOfLinenumbers; //行号表的数目

DWORD Characteristics; //节属性

} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;

以上结构就是在winnt.h中关于PE文件头的定义，如何我们用C/C++来进行PE可执行文件操作，就要用到上面的所有结构，它详细的描述了PE文件头的结构。

3、修改PE可执行文件

现在让我们把一段代码写入任何一个PE格式的可执行文件，代码如下：

-- test.asm --

.386p

.model flat, stdcall

option casemap:none

include \masm32\include\windows.inc

include \masm32\include\user32.inc

includelib \masm32\lib\user32.lib

.code

start:

INVOKE MessageBoxA,0,0,0,MB_ICONINFORMATION or MB_OK

ret

end start

以上代码只显示一个MessageBox框，编译后得到二进制代码如下：

unsigned char writeline[18]={

0x6a,0x40,0x6a,0x0,0x6a,0x0,0x6a,0x0,0xe8,0x01,0x0,0x0,0x0,0xe9,0x0,0x0,0x0,0x0

};

好，现在让我们看看该把这些代码写到那。现在用Tdump.exe显示一个PE格式得可执行文件信息，可以发现如下描述：

Object table:

# Name VirtSize RVA PhysSize Phys off Flags

-- -------- -------- -------- -------- -------- --------

01 .text 0000CCC0 00001000 0000CE00 00000600 60000020 [CER]

02 .data 00004628 0000E000 00002C00 0000D400 C0000040 [IRW]

03 .rsrc 000003C8 00013000 00000400 00010000 40000040 [IR]

Key to section flags:

C - contains code

E - executable

I - contains initialized data

R - readable

W - writeable

上面描述此文件中存在3个段及每个段得信息，实际上我们的代码可以写入任何一个段，这里我选择“.text”段。

用如下代码得到一个PE格式可执行文件的头信息：

//writePE.cpp

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

#include <io.h>

#include <fcntl.h>

#include <time.h>

#include <SYS\STAT.H>

unsigned char writeline[18]={

0x6a,0x40,0x6a,0x0,0x6a,0x0,0x6a,0x0,0xe8,0x01,0x0,0x0,0x0,0xe9,0x0,0x0,0x0,0x0

};

DWORD space;

DWORD entryaddress;

DWORD entrywrite;

DWORD progRAV;

DWORD oldentryaddress;

DWORD newentryaddress;

DWORD codeoffset;

DWORD peaddress;

DWORD flagaddress;

DWORD flags;

DWORD virtsize;

DWORD physaddress;

DWORD physsize;

DWORD MessageBoxAadaddress;

int main(int argc,char * * argv)

{

HANDLE hFile, hMapping;

void *basepointer;

FILETIME * Createtime;

FILETIME * Accesstime;

FILETIME * Writetime;

Createtime = new FILETIME;

Accesstime = new FILETIME;

Writetime = new FILETIME;

if ((hFile = CreateFile(argv[1], GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE, 0, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_SEQUENTIAL_SCAN, 0)) == INVALID_HANDLE_VALUE)//打开要修改的文件

{

puts("(could not open)");

return EXIT_FAILURE;

}

if(!GetFileTime(hFile,Createtime,Accesstime,Writetime))

{

printf("\nerror getfiletime: %d\n",GetLastError());

}

//得到要修改文件的创建、修改等时间

if (!(hMapping = CreateFileMapping(hFile, 0, PAGE_READONLY | SEC_COMMIT, 0, 0, 0)))

{

puts("(mapping failed)");

CloseHandle(hFile);

return EXIT_FAILURE;

}

if (!(basepointer = MapViewOfFile(hMapping, FILE_MAP_READ, 0, 0, 0)))

{

puts("(view failed)");

CloseHandle(hMapping);

CloseHandle(hFile);

return EXIT_FAILURE;

}

//把文件头映象存入baseointer

CloseHandle(hMapping);

CloseHandle(hFile);

map_exe(basepointer);//得到相关地址

UnmapViewOfFile(basepointer);

printaddress();

printf("\n\n");

if(space<50)

{

printf("\n空隙太小,数据不能写入.\n");

}

else

{

writefile();//写文件

}

if ((hFile = CreateFile(argv[1], GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE, 0, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_SEQUENTIAL_SCAN, 0)) == INVALID_HANDLE_VALUE)

{

puts("(could not open)");

return EXIT_FAILURE;

}

if(!SetFileTime(hFile,Createtime,Accesstime,Writetime))

{

printf("error settime : %d\n",GetLastError());

}

//恢复修改后文件的建立时间等

delete Createtime;

delete Accesstime;

delete Writetime;

CloseHandle(hFile);

return 0;

}

void map_exe(const void *base)

{

IMAGE_DOS_HEADER * dos_head;

dos_head =(IMAGE_DOS_HEADER *)base;

#include <pshpack1.h>

typedef struct PE_HEADER_MAP

{

DWORD signature;

IMAGE_FILE_HEADER _head;

IMAGE_OPTIONAL_HEADER opt_head;

IMAGE_SECTION_HEADER section_header[];

} peHeader;

#include <poppack.h>

if (dos_head->e_magic != IMAGE_DOS_SIGNATURE)

{

puts("unknown type of file");

return;

}

peHeader * header;

header = (peHeader *)((char *)dos_head + dos_head->e_lfanew);//得到PE文件头

if (IsBadReadPtr(header, sizeof(*header))

{

puts("(no PE header, probably DOS executable)");

return;

}

DWORD mods;

char tmpstr[4]={0};

DWORD tmpaddress;

DWORD tmpaddress1;

if(strstr((const char *)header->section_header[0].Name,".text")!=NULL)

{

virtsize=header->section_header[0].Misc.VirtualSize;

//此段的真实长度

physaddress=header->section_header[0].PointerToRawData;

//此段的物理偏移

physsize=header->section_header[0].SizeOfRawData;

//此段的物理长度

peaddress=dos_head->e_lfanew;

//得到PE文件头的开始偏移

peHeader peH;

tmpaddress=(unsigned long )&peH;

//得到结构的偏移

tmpaddress1=(unsigned long )&(peH.section_header[0].Characteristics);

//得到变量的偏移

flagaddress=tmpaddress1-tmpaddress+2;

//得到属性的相对偏移

flags=0x8000;

//一般情况下，“.text”段是不可读写的，如果我们要把数据写入这个段需要改变其属性，实际上这个程序并没有把数据写入“.text”段，所以并不需要更改，但如果你实现复杂的功能，肯定需要数据，肯定需要更改这个值，

space=physsize-virtsize;

//得到代码段的可用空间，用以判断可不可以写入我们的代码

//用此段的物理长度减去此段的真实长度就可以得到

progRAV=header->opt_head.ImageBase;

//得到程序的装载地址，一般为400000

codeoffset=header->opt_head.BaseOfCode-physaddress;

//得到代码偏移，用代码段起始RVA减去此段的物理偏移

//应为程序的入口计算公式是一个相对的偏移地址，计算公式为：

//代码的写入地址＋codeoffset

entrywrite=header->section_header[0].PointerToRawData+header->section_header[0].Misc.VirtualSize;

//代码写入的物理偏移

mods=entrywrite%16;

//对齐边界

if(mods!=0)

{

entrywrite+=(16-mods);

}

oldentryaddress=header->opt_head.AddressOfEntryPoint;

//保存旧的程序入口地址

newentryaddress=entrywrite+codeoffset;

//计算新的程序入口地址

return;

}

void printaddress()

{

HINSTANCE gLibMsg=NULL;

DWORD funaddress;

gLibMsg=LoadLibrary("user32.dll");

funaddress=(DWORD)GetProcAddress(gLibMsg,"MessageBoxA");

MessageBoxAadaddress=funaddress;

gLibAMsg=LoadLibrary("kernel32.dll");

//得到MessageBox在内存中的地址，以便我们使用

}

void writefile()

{

int ret;

long retf;

DWORD address;

int tmp;

unsigned char waddress[4]={0};

ret=_open(filename,_O_RDWR | _O_CREAT | _O_BINARY,_S_IREAD | _S_IWRITE);

if(!ret)

{

printf("error open\n");

return;

}

retf=_lseek(ret,(long)peaddress+40,SEEK_SET);

//程序的入口地址在PE文件头开始的40处

if(retf==-1)

{

printf("error seek\n");

return;

}

address=newentryaddress;

tmp=address>>24;

waddress[3]=tmp;

tmp=address<<8;

tmp=tmp>>24;

waddress[2]=tmp;

tmp=address<<16;

tmp=tmp>>24;

waddress[1]=tmp;

tmp=address<<24;

tmp=tmp>>24;

waddress[0]=tmp;

retf=_write(ret,waddress,4);

//把新的入口地址写入文件

if(retf==-1)

{

printf("error write: %d\n",GetLastError());

return;

}

retf=_lseek(ret,(long)entrywrite,SEEK_SET);

if(retf==-1)

{

printf("error seek\n");

return;

}

retf=_write(ret,writeline,18);

if(retf==-1)

{

printf("error write: %d\n",GetLastError());

return;

}

//把writeline写入我们计算出的空间

retf=_lseek(ret,(long)entrywrite+9,SEEK_SET);

//更改MessageBox函数地址，它的二进制代码在writeline[10]处

if(retf==-1)

{

printf("error seek\n");

return;

}

address=MessageBoxAadaddress-(progRAV+newentryaddress+9+4);

//重新计算MessageBox函数的地址，MessageBox函数的原地址减去程序的装载地址加上新的入口地址加9（它的二进制代码相对偏移）加上4（地址长度）

tmp=address>>24;

waddress[3]=tmp;

tmp=address<<8;

tmp=tmp>>24;

waddress[2]=tmp;

tmp=address<<16;

tmp=tmp>>24;

waddress[1]=tmp;

tmp=address<<24;

tmp=tmp>>24;

waddress[0]=tmp;

retf=_write(ret,waddress,4);

//写入重新计算的MessageBox地址

if(retf==-1)

{

printf("error write: %d\n",GetLastError());

return;

}

retf=_lseek(ret,(long)entrywrite+14,SEEK_SET);

//更改返回地址，用jpm返回原程序入口地址，其它的二进制代码在writeline[15]处

if(retf==-1)

{

printf("error seek\n");

return;

}

address=0-(newentryaddress-oldentryaddress+4+15);

//返回地址计算的方法是新的入口地址减去老的入口地址加4（地址长度）加15（二进制代码相对偏移）后取反

tmp=address>>24;

waddress[3]=tmp;

tmp=address<<8;

tmp=tmp>>24;

waddress[2]=tmp;

tmp=address<<16;

tmp=tmp>>24;

waddress[1]=tmp;

tmp=address<<24;

tmp=tmp>>24;

waddress[0]=tmp;

retf=_write(ret,waddress,4);

//写入返回地址

if(retf==-1)

{

printf("error write: %d\n",GetLastError());

return;

}

_close(ret);

printf("\nall done...\n");

return;

}

//end

由于在PE格式的文件中，所有的地址都使用RVA地址，所以一些函数调用和返回地址都要经过计算才可以得到，以上是我在实践中的心得，如果你有更好的办法，真心的希望你能告诉我。

如果存在错误，请告诉我，以免误导看这篇文章的人。写的较乱，请原谅。

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