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PE文件笔记一 PE介绍
继续具体学习PE的各个结构细节，前面学完了DOS部首，接着学习PE文件头
由于PE文件头的内容较多，故要拆分为多个笔记，此笔记主要为标准PE头
PE文件头
PE文件头结构
两种PE文件头
PE文件头的结构有两种，分别对应32位的程序和64位的程序，它们的差异在于扩展PE头的结构
| PE文件头结构 |
说明 |
| _IMAGE_NT_HEADERS |
32位程序对应的PE文件头结构 |
| _IMAGE_NT_HEADERS64 |
64位程序对应的PE文件头结构 |
| _IMAGE_NT_HEADERS |
对应C中的结构体（类型） |
说明 |
| "PE",0,0 |
DOWRD |
PE标识 |
| IMAGE_FILE_HEADER |
IMAGE_FILE_HEADER |
标准PE头 |
| IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 |
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 |
扩展PE头 32位 |
| _IMAGE_NT_HEADERS64 |
对应C中的结构体（类型） |
说明 |
| "PE",0,0 |
DOWRD |
PE标识，固定值不可变 |
| IMAGE_FILE_HEADER |
IMAGE_FILE_HEADER |
标准PE头 |
| IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 |
IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 |
扩展PE头 64位 |
结构体截图
结构体代码
32位结构体
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
DWORD Signature; //PE文件头标识
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader; //标准PE头
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader; //扩展PE头 32位
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;
64位结构体
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS64 {
DWORD Signature; //PE文件头标识
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader; //标准PE头
IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 OptionalHeader; //扩展PE头 64位
} IMAGE_NT_HEADERS64, *PIMAGE_NT_HEADERS64;
PE文件头标志
实例分析
根据DOS MZ头的最后一个成员找到PE文件头的首部，也就是PE文件头标志的首部
可以看到，PE文件头标志固定为 50 45 00 00 ，对应ASCII为“PE ” ，是用来判断文件是否为PE文件的标识之一，还有一个PE标识为MZ头
| PE文件头标志 |
对应C语言变量 |
数据宽度 |
值 |
说明 |
| "PE",0,0 |
Signature |
DWORD（4字节） |
50 45 00 00对应ASCII为“PE ” |
PE文件标识 |
标准PE头
结构体截图
结构体代码
typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
WORD Machine;//可以运行在什么样的CPU上 任意：0 Intel 386以及后续：14C x64：8664
WORD NumberOfSections;//表示节的数量
DWORD TimeDateStamp;//编译器填写的时间戳 与文件属性里面(创建时间、修改时间)无关
DWORD PointerToSymbolTable;//调试相关
DWORD NumberOfSymbols;//调试相关
WORD SizeOfOptionalHeader;//可选PE头的大小(32位PE文件：0xE0 64位PE文件：0xF0)
WORD Characteristics;//文件属性
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
成员详情
| 成员 |
数据宽度 |
说明 |
值 |
| Machine |
WORD(2字节) |
程序支持的CPU |
任意：0 Intel 386以及后续：14C x64：8664 |
| NumberOfSections |
WORD(2字节) |
节的数量 |
不大于96 |
| TimeDateStamp |
DWORD(4字节) |
编译器填写的时间戳 |
与文件属性里面(创建时间、修改时间)无关 |
| PointerToSymbolTable |
DWORD(4字节) |
指向符号表 |
调试相关 |
| NumberOfSymbols |
DWORD(4字节) |
符号表中的符号个数 |
调试相关 |
| SizeOfOptionalHeader |
WORD(2字节) |
可选PE头结构大小 |
32位PE文件：0xE0 64位PE文件：0xF0 |
| Characteristics |
WORD(2字节) |
文件属性 |
由数据位拼接而成，详见下方 |
Machine
计算机的体系结构类型。映像文件只能在指定的计算机或模拟指定计算机的系统上运行。此成员可以是以下值之一：
| 值 |
含义 |
| 宏定义IMAGE_FILE_MACHINE_I386 = 0x014c |
x86 |
| 宏定义IMAGE_FILE_MACHINE_IA64 = 0x0200 |
Intel IPF |
| 宏定义IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64 = 0x8664 |
x64 |
IA64：就是所谓的安腾（Itanium）(IPF)，Intel跟HP联合折腾的一种64-bits全新架构，与x86系列不兼容
NumberOfSections
节数。这表示紧跟在PE文件头后面的节表的大小。请注意，Windows加载程序将节数限制为96。
TimeDateStamp
Image时间戳的低32位。这表示链接器创建Image的日期和时间。根据系统时钟，该值以自1970年1月1日午夜（00:00:00）后经过的秒数表示。
PointerToSymbolTable
符号表的偏移量，以字节为单位，如果不存在COFF符号表，则为零。
COFF是指通用对象文件格式，在Microsoft 实现叫做可移植可执行 (PE) 文件格式，在Linux上的实现叫做（可执行与可链接）ELF文件格式；COFF全拼为：Common Object File Format
NumberOfSymbols
符号表中的符号数
扩展PE头的大小，以字节为单位。对于对象文件（object files），此值应为0。
32位的PE文件默认值为0xE0 64位PE文件默认值为0xF0 该值可变
Characteristics
Image的文件属性，其值对应的数据位含义为：
Characteristics的数据宽度为WORD（2字节=16 bits）
假设Characteristics的十六进制为0102，分析其文件属性
首先将十六进制转化为二进制：0000 0001 0000 0010
此时可以发现数据位1和8的位置的值为1（数据位由0开始），对照上面可得出：文件属性为 文件是可执行的、只在32位平台上运行
实例分析
紧跟着上面PE文件头标志的实例分析，继续分析标准PE头对应的各个属性
根据标准PE头各个成员的数据宽度不难得出标准PE头的总宽度为：20字节（4个WORD+3个DWORD=4×2+3×4=20）
因此从前面PE文件头标志后再数20个字节都是标准PE头的数据
4C 01 05 00 6B 01 AE 55 00 00 00 00 00 00 00 00 E0 00 02 01
得到：
| 成员 |
说明 |
值 |
| Machine |
x86 |
14C |
| NumberOfSections |
有5个节 |
5 |
| TimeDateStamp |
编译器填充的时间戳 |
55 AE 01 6B |
| PointerToSymbolTable |
调试相关 |
00 00 00 00 |
| NumberOfSymbols |
调试相关 |
00 00 00 00 |
| SizeOfOptionalHeader |
可选PE头结构大小为E0 |
E0 |
| Characteristics |
文件属性为 文件可执行且只在32位平台上运行 |
102 |
自写代码解析PE文件头
因为有人提议用VS2019来编写，于是这里改成VS2019中的代码，但其实在VC6中也通用
#include <windows.h>
#include<stdio.h>
//在VC6这个比较旧的环境里，没有定义64位的这个宏，需要自己定义，在VS2019中无需自己定义
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64 0x8664
int main(int argc, char* argv[])
{
//创建DOS对应的结构体指针
_IMAGE_DOS_HEADER* dos;
//读取文件，返回文件句柄
HANDLE hFile = CreateFileA("C:\\Users\\sixonezero\\Desktop\\dbgview64.exe", GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, 0, 0);
//根据文件句柄创建映射
HANDLE hMap = CreateFileMappingA(hFile, NULL, PAGE_READONLY, 0, 0, 0);
//映射内容
LPVOID pFile = MapViewOfFile(hMap, FILE_MAP_READ, 0, 0, 0);
//类型转换，用结构体的方式来读取
dos = (_IMAGE_DOS_HEADER*)pFile;
//输出dos->e_magic，以十六进制输出
printf("dos->e_magic:%X\n", dos->e_magic);
//创建指向PE文件头标志的指针
DWORD* peId;
//让PE文件头标志指针指向其对应的地址=DOS首地址+偏移
peId = (DWORD*)((UINT)dos + dos->e_lfanew);
//输出PE文件头标志，其值应为4550，否则不是PE文件
printf("peId:%X\n", *peId);
//创建标准PE头对应的结构体指针
_IMAGE_FILE_HEADER* file;
//让标准PE头指针指向其对应的地址=PE文件头标志地址+PE文件头标志大小
file = (_IMAGE_FILE_HEADER*)((UINT)peId + sizeof(DWORD));
//输出file->Machine
printf("file->Machine:%X\n", file->Machine);
//根据file->Machine判断程序为 x86或IPF或x64
switch (file->Machine) {
//程序为32位
case IMAGE_FILE_MACHINE_I386:
{
printf("x86 program\n");
//确定程序为32位则扩展PE头确定为_IMAGE_OPTIONAL_HEADER
//创建扩展PE头对应的结构体指针
_IMAGE_OPTIONAL_HEADER* opt;
//让扩展PE头指针指向其对应的地址=标准PE头地址+标准PE头大小
opt = (_IMAGE_OPTIONAL_HEADER*)((UINT)file + sizeof(_IMAGE_FILE_HEADER));
//输出opt->Magic
printf("opt->Magic:%X\n", opt->Magic);
break;
}
//程序为IPF
case IMAGE_FILE_MACHINE_IA64:
printf("IPF program\n");
break;
//程序为64位
case IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64:
{
printf("x64 program\n");
//确定程序为64位则扩展PE头确定为_IMAGE_OPTIONAL_HEADER64
//创建扩展PE头对应的结构体指针
_IMAGE_OPTIONAL_HEADER64* opt;
//让扩展PE头指针指向其对应的地址=标准PE头地址+标准PE头大小
opt = (_IMAGE_OPTIONAL_HEADER64*)((UINT)file + sizeof(_IMAGE_FILE_HEADER));
//输出opt->Magic
printf("opt->Magic:%X\n", opt->Magic);
break;
}
default:
break;
}
return 0;
}
运行结果
分别演示32位程序和64位程序的运行结果
32位程序
64位程序
代码小解
代码中判断程序是32位或64位是看file->Machine的值来进行判断的，但其实这里并不一定准确，实际上应当判断opt->Magic才最为准确的。但关于扩展PE头的内容留作之后，这里为了学习标准PE头，故先采用这种方式进行判断，后面也会修正为使用opt->Magic来判断程序为32位或64位
代码中大部分都有注释，并不难理解，主要说明一下 让指针指向对应地址 的代码
//让PE文件头标志指针指向其对应的地址=DOS首地址+偏移
peId = (DWORD*)((UINT)dos + dos->e_lfanew);
//让标准PE头指针指向其对应的地址=PE文件头标志地址+PE文件头标志大小
file = (_IMAGE_FILE_HEADER*)((UINT)peId + sizeof(DWORD));
//让扩展PE头指针指向其对应的地址=标准PE头地址+标准PE头大小
opt = (_IMAGE_OPTIONAL_HEADER*)((UINT)file + sizeof(_IMAGE_FILE_HEADER));
//让扩展PE头指针指向其对应的地址=标准PE头地址+标准PE头大小
opt = (_IMAGE_OPTIONAL_HEADER64*)((UINT)file + sizeof(_IMAGE_FILE_HEADER));
指针的地址 = 首地址 + 偏移 这个没有什么好说的，主要在指针前的一个（UINT）强制类型转换
为什么要在指针前加一个（UINT）的强制类型转换？
这就涉及到指针的加减问题了，详解可参考：指针的加减
这里简单引用一下指针加减的结论：
无论是指针的加亦或是减（这里只演示了加法，但减法同理），其加或减的单位为去掉一个*后的数据宽度
也就是实际增减的数值=去掉一个*后的数据宽度 × 增减的数值
上面的指针都是一级结构体指针，DWORD，_IMAGE_FILE_HEADER，_IMAGE_OPTIONAL_HEADER,_IMAGE_OPTIONAL_HEADER64
去掉一个*后的数据宽度为结构体的大小，但是我们这里想要进行的增减的单位应该为字节，而不是结构体的大小，于是要将指针类型强转为UINT(无符号整数)类型（数据宽度为字节），使得其每次增减的单位为字节
总结
- PE文件头的起始位置由DOS MZ头的最后一个成员确定
- PE文件头标志固定ASCII为“PE ”，若不是则说明该文件非PE文件
- 标准PE头的第一个成员Machine可以判断程序为32位或64位
- 标准PE头的第二个成员NumberOfSections表示后面节的个数
- 可选PE头结构大小可变，且在标准PE头的第六个成员SizeOfOptionalHeader指定
- 标准PE头的最后一个成员Characteristics说明了该文件的属性
附件
附上本笔记中分析的EverEdit文件：点我下载
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发表于 2021-3-29 12:56
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发表于 2021-3-29 16:22
