关于PE下可执行程序的修改！

显示全部楼层 · 发表于 2008-9-28 16:20:46

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 <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p>
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。 <o:p></o:p>
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。 <o:p></o:p>
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; <o:p></o:p>
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; <o:p></o:p>
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; <o:p></o:p>
typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY { DWORD VirtualAddress; //表的RVA地址 DWORD Size; //大小 } IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY; <o:p></o:p>
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; <o:p></o:p>
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。 <o:p></o:p>
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 <o:p></o:p>
include \masm32\include\windows.inc include \masm32\include\user32.inc includelib \masm32\lib\user32.lib <o:p></o:p>
.code <o:p></o:p>
start: INVOKE MessageBoxA,0,0,0,MB_ICONINFORMATION or MB_OK ret end start <o:p></o:p>
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 }; <o:p></o:p>
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] <o:p></o:p>
Key to section flags: C - contains code E - executable I - contains initialized data R - readable W - writeable <o:p></o:p>
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。 <o:p></o:p>
用如下代码得到一个PE格式可执行文件的头信息： <o:p></o:p>
//writePE.cpp <o:p></o:p>
#include <windows.h> #include <stdio.h> #include <io.h> #include <fcntl.h> #include <time.h> #include <SYS\STAT.H> <o:p></o:p>
unsigned char writeline[18]={ 0x6a,0x40,0x6a,0x0,0x6a,0x0,0x6a,0x0,0xe8,0x01,0x0,0x0,0x0,0xe9,0x0,0x0,0x0,0x0 }; <o:p></o:p>
DWORD space; DWORD entryaddress; DWORD entrywrite; DWORD progRAV; DWORD oldentryaddress; DWORD newentryaddress; DWORD codeoffset; DWORD peaddress; DWORD flagaddress; DWORD flags; <o:p></o:p>
DWORD virtsize; DWORD physaddress; DWORD physsize; DWORD MessageBoxAadaddress; <o:p></o:p>
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; <o:p></o:p>
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 } <o:p></o:p>
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; } <o:p></o:p>
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; } <o:p></o:p>
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> <o:p></o:p>
if (dos_head->e_magic != IMAGE_DOS_SIGNATURE) { puts("unknown type of file"); return; } <o:p></o:p>
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; } <o:p></o:p>
DWORD mods; char tmpstr[4]={0}; DWORD tmpaddress; DWORD tmpaddress1; <o:p></o:p>
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 <o:p></o:p>
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， <o:p></o:p>
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 <o:p></o:p>
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; } <o:p></o:p>
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 } <o:p></o:p>
void writefile() { int ret; long retf; DWORD address; int tmp; unsigned char waddress[4]={0}; <o:p></o:p>
ret=_open(filename,_O_RDWR | _O_CREAT | _O_BINARY,_S_IREAD | _S_IWRITE); if(!ret) { printf("error open\n"); return; } <o:p></o:p>
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; } <o:p></o:p>
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 <o:p></o:p>
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; } <o:p></o:p>
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; } <o:p></o:p>
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; } <o:p></o:p>
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; } <o:p></o:p>
_close(ret); printf("\nall done...\n"); return; } <o:p></o:p>
//end <o:p></o:p>
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。 <o:p></o:p>

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