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PE文件结构 安全分析与恶意软件研究 逆向工程 优化与性能调整 兼容性与移植性分析

了解PE(Portable Executable,可移植可执行文件)文件结构有多个用途

对于软件开发、安全分析、逆向工程等领域的专业人士来说尤其重要。PE文件格式是Windows操作系统中用于可执行文件、动态链接库(DLLs)、以及其他文件类型(如FON字体文件等)的标准格式。掌握PE文件结构的知识可以帮助专业人士:

  1. 软件开发与调试:开发者可以更好地理解自己的应用程序如何被操作系统加载和执行,以及如何与操作系统的其他部分交互。这对于性能优化、故障排查和高级功能实现(如动态加载模块)来说至关重要。
  2. 安全分析与恶意软件研究:安全研究人员和恶意软件分析师需要了解PE文件结构,以便他们可以识别和分析潜在的恶意代码。通过分析PE文件的特定部分(如导入/导出表、资源段等),他们可以发现恶意软件的行为特征、依赖关系和可能的攻击载荷。
  3. 逆向工程:了解PE文件结构对于逆向工程师来说是基础知识。这能帮助他们理解程序的执行流程、数据结构和使用的外部调用。逆向工程通常用于软件测试、漏洞研究、兼容性问题解决等方面。
  4. 取证分析:在数字取证中,分析PE文件可以揭示关于软件的行为、来源和目的的信息。例如,通过检查PE文件的时间戳、版本信息和编译器签名,取证分析师可以追踪软件的来源和可能的修改历史。
  5. 优化与性能调整:了解PE文件的加载和执行过程可以帮助开发者优化他们的应用程序,减少启动时间,优化内存使用,提高应用性能。
  6. 兼容性与移植性分析:软件开发人员可以通过了解PE文件格式,确保他们的应用程序或库能够在不同版本的Windows上运行,或者在需要时进行适当的修改以保证兼容性。

总之,了解PE文件结构对于从事相关专业领域的人来说是一个重要的技能,它可以帮助他们更有效地开发、分析和优化软件,提高安全性,以及解决复杂的技术问题。

PE(Portable Executable)文件格式

是微软Windows操作系统中使用的一种文件格式,用于可执行文件、对象代码、DLL(动态链接库)和其它文件类型。PE文件格式是基于COFF(Common Object File Format)的微软扩展版本,它支持Windows特有的功能,如资源管理和安全性。

PE文件结构可以分为几个主要部分:

  1. DOS头部:这是文件的最开始部分,包含用于兼容旧DOS系统的代码和PE文件的标志。通常,这部分包含了一个程序,当在DOS模式下尝试运行一个PE文件时,该程序会显示一个消息,比如"This program cannot be run in DOS mode."。
  2. PE文件头:紧接着DOS头部的是PE文件头,它标志着PE格式的开始。PE文件头包含了关于PE文件的重要元数据,比如目标机器类型和节的数量。
  3. 可选头部:这个部分实际上对于PE文件来说并不是可选的。它包含了更多的元数据,比如代码的入口点地址、镜像的大小以及所需的Windows版本。
  4. 节表:节表紧跟在可选头部之后,它描述了文件中的各个节(sections)。每个节包含了不同类型的数据,比如代码(.text)、数据(.data)和资源(.rsrc)。
  5. :这些是PE文件的主体部分,包含了实际的代码和数据。常见的节包括:- .text:包含程序的执行代码。- .data:包含初始化的全局和静态变量。- .rdata:包含只读数据,如字符串常量。- .bss:包含未初始化的全局和静态变量。- .rsrc:包含资源,如图标、位图和对话框。- .reloc:包含重定位信息,用于动态链接库。
  6. 资源部分:存储程序使用的资源,如图标、菜单和对话框等。
  7. 导入/导出表:这些表列出了程序导入和导出的符号(函数和变量),允许程序与其他DLL或程序交互。

PE文件还包含其他多种数据和元数据部分,这些都是用来支持Windows系统中的特定功能和需求。通过工具如PE Explorer或Microsoft’s PEView,可以查看和分析PE文件的结构。

开始在下面。PE文件是由 DOS头,PE文件头,块表,块,调试信息 这些部分组成的。这些结构的定义在 winnt.h 中的 “Image Format” 这一节中
在这里插入图片描述
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PE文件结构可以分为几个主要部分:

  1. DOS头部:这是文件的最开始部分,包含用于兼容旧DOS系统的代码和PE文件的标志。通常,这部分包含了一个程序,当在DOS模式下尝试运行一个PE文件时,该程序会显示一个消息,比如"This program cannot be run in DOS mode."。

可以在 winnt.h 中找到结构定义

typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER {
    WORD e_magic;   //DOS 可执行文件标记 "MZ"  +0h
    WORD e_cblp;
    WORD e_cp;
    WORD e_crlc;
    WORD e_cparhdr;
    WORD e_minalloc;
    WORD e_maxalloc;
    WORD e_ss;
    WORD e_sp;
    WORD e_csum;
    WORD e_ip;
    WORD e_cs;
    WORD e_lfarlc;
    WORD e_ovno;
    WORD e_res[4];
    WORD e_oemid;
    WORD e_oeminfo;
    WORD e_res2[10];
    LONG e_lfanew;     //指向PE文件头,"PE",0,0       +3ch
} IMAGE_DOS_HEADER,*PIMAGE_DOS_HEADER;
  1. PE文件头:紧接着DOS头部的是PE文件头,它标志着PE格式的开始。PE文件头包含了关于PE文件的重要元数据,比如目标机器类型和节的数量。
  2. 可选头部:这个部分实际上对于PE文件来说并不是可选的。它包含了更多的元数据,比如代码的入口点地址、镜像的大小以及所需的Windows版本。
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
    DWORD Signature;                         //+0h  PE文件头  "PE"
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;            //+4h
    IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;  //+18h
} IMAGE_NT_HEADERS32,*PIMAGE_NT_HEADERS32;

其中IMAGE_FILE_HEADER

typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
    WORD Machine;                     //+04h 运行平台
    WORD NumberOfSections;            //+06h 文件区块(Section)的数目
     DWORD TimeDateStamp;              //+08h 文件的创建时间。这个值是从1970年1月1号以来格林威治时间计算的秒数
    DWORD PointerToSymbolTable;       //+0Ch 指向COFF符号表(用于调试)
    DWORD NumberOfSymbols;            //+10h 符号表中符号个数(用于调试)
     WORD SizeOfOptionalHeader;        //+14h IMAGE_OPTINAL_HEADER结构的大小 32位文件一般是00E0h,64位文件一般是00F0h
    WORD Characteristics;             //+16h 文件属性,通过几个值运算得到,这些些标志定义在winnt.h 中的IMAGE_FILE_xx,exe文件一般是010fh,dll一般是210Eh
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

在这里插入图片描述

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
    WORD Magic;
    BYTE MajorLinkerVersion;
    BYTE MinorLinkerVersion;
    DWORD SizeOfCode;
    DWORD SizeOfInitializedData;
    DWORD SizeOfUninitializedData;
    DWORD AddressOfEntryPoint;         // +28h 程序执行入口RVA,dll文件一般为0
    DWORD BaseOfCode;
    DWORD BaseOfData;
    DWORD ImageBase;                   // +34h 程序默认装入基地址
    DWORD SectionAlignment;            // +38h 内存中区块的对齐值,32位是 1000h(4K)
    DWORD FileAlignment;               // +3Ch 文件中区块的对齐值,一般是200h 或者 1000h
    WORD MajorOperatingSystemVersion;
    WORD MinorOperatingSystemVersion;
    WORD MajorImageVersion;
    WORD MinorImageVersion;
    WORD MajorSubsystemVersion;
    WORD MinorSubsystemVersion;
    DWORD Win32VersionValue;
    DWORD SizeOfImage;
    DWORD SizeOfHeaders;
    DWORD CheckSum;
    WORD Subsystem;                    // 标明可执行文件所希望的子系统(用户界面类型)的枚举值。即这个程序要不要图形界面等。
    WORD DllCharacteristics;
    DWORD SizeOfStackReserve;
    DWORD SizeOfStackCommit;
    DWORD SizeOfHeapReserve;
    DWORD SizeOfHeapCommit;
    DWORD LoaderFlags;
    DWORD NumberOfRvaAndSizes;                                              // +74h 数据目录表的项数 。一直都是16
    IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];   // +78h 数据目录表。其中有导入表,到出表,资源表等
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32,*PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;
typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
    DWORD   VirtualAddress;     // 数据快的起始RVA
    DWORD   Size;               // 数据块的长度
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;

在这里插入图片描述

  1. 节表:节表紧跟在可选头部之后,它描述了文件中的各个节(sections)。每个节包含了不同类型的数据,比如代码(.text)、数据(.data)和资源(.rsrc)。
  2. :这些是PE文件的主体部分,包含了实际的代码和数据。常见的节包括:- .text:包含程序的执行代码。- .data:包含初始化的全局和静态变量。- .rdata:包含只读数据,如字符串常量。- .bss:包含未初始化的全局和静态变量。- .rsrc:包含资源,如图标、位图和对话框。- .reloc:包含重定位信息,用于动态链接库。
typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
    BYTE    Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];  // 块名,IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME  为8
    union {
            DWORD   PhysicalAddress;
            DWORD   VirtualSize;            // 实际的区块大小(即没有对齐前的区块大小)
    } Misc;
    DWORD   VirtualAddress;                 // 该块装载到内存中的RVA。第一个块默认为1000h
    DWORD   SizeOfRawData;                  // 文件在磁盘中对齐后的尺寸
    DWORD   PointerToRawData;               // 该区块在磁盘中的偏移 
    DWORD   PointerToRelocations;
    DWORD   PointerToLinenumbers;
    WORD    NumberOfRelocations;
    WORD    NumberOfLinenumbers;
    DWORD   Characteristics;               // 区块的属性
} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;
  1. 资源部分:存储程序使用的资源,如图标、菜单和对话框等。
  2. 导入/导出表:这些表列出了程序导入和导出的符号(函数和变量),允许程序与其他DLL或程序交互。

PE文件还包含其他多种数据和元数据部分,这些都是用来支持Windows系统中的特定功能和需求。通过工具如PE Explorer或Microsoft’s PEView,可以查看和分析PE文件的结构。

来源:https://blog.csdn.net/billvsme/article/details/39207691

标签: 安全

本文转载自: https://blog.csdn.net/chenhao0568/article/details/135969700
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