PE文件加载和修改

一、        Windows加载器

加载器读取一个PE文件的过程如下：

1． 先读入PE文件的DOS头，PE头和Section头。

2． 然后根据PE头里的ImageBase所定义的加载地址是否可用，如果已被其他模块占用，则重新分配一块空间。

3． 根据Section头部的信息，把文件的各个Section映射到分配的空间,并根据各个Section定义的数据来修改所映射的页的属性。

4． 如果文件被加载的地址不是ImageBase定义的地址，则重新修正ImageBase。

5． 根据PE文件的输入表加载所需要的DLL到进程空间。

6． 然后替换IAT表内的数据为实际调用函数的地址。

7． 根据PE头内的数据生成初始化的堆和栈。

8． 创建初始化线程，开始运行进程。

这里要提的是加载PE文件所需DLL的过程是建立在六个底层的API上。

LdrpCheckForLoadedDll：检查要加载的模块是否已经存在。

LdrpMapDll：映射模块和所需信息到内存。

LdrpWalkImportDescriptor：遍历模块的输入表来加载其所需的其他模块。

LdrpUpdateLoadCount：计数模块的使用次数。

LdrpRunInitializeRoutines：初始化模块。

LdrpClearLoadInProgress：清楚某些标志，表明加载已经完成。

 

二、        插入代码到PE文件

有三种方式可以插入代码到PE文件：

1． 把代码加入到一个存在的Section的未用空间里。

2． 扩大一个存在的Section，然后把代码加入。

3． 新增一个Section。

方法一、增加代码到一个存在的Section。

首先我们需要找到一个被映射到一个块有执行权限的Section。最简单的方式就是直接利用CODE Section。

然后我们需要查找这块Section内的多余空间（也就是填满了00h）。我们知道一个Section有两个数据来表示其大小。VirtualSize和SizeOfRawData。这个VirtualSize代表Section里代码实际所占用的磁盘空间。SizeOfRawData代表根据磁盘对齐后所占的空间。通常SizeofRawData都会比VirtualSize要大。如下图。

图中的SizeOfRawData是0002A000,而VirtualSize是00029E88。当PE文件被加载到内存的时候，他们之间的多余空间的数据是不会被加载到内存去。那么如果要把加入到这个间隙中间的代码也被加载到内存去，就需要修改VirtualSize的值，这里把VirtualSize的值可以改为00029FFF。这样，我们就有了一小段空间加入自己的代码。下面需要做的就是先找到PE文件的入口点OriginalEntryPoint，比如这个OriginalEntryPoint是0002ADB4,ImageBase是400000，那么入口点的实际虚拟地址是0042ADB4。然后计算出自己代码的起始RVA，更换掉PE头内的OriginalEntryPoint，在自己的代码最后加上：

MOV EAX,00042ADB4

JMP EAX

这样就可以在PE文件被加载的时候，先运行自己的代码，然后再运行PE文件本身的代码。成功的把代码加入到了PE文件内。

  

方法二、扩大一个存在的Section来加入代码。

如果在一个Section末尾没有足够的空间存放自己的代码，那么另外一种方法就是扩大一个存在的Section。一般我们只扩大PE文件最尾部的Section，因为这样可以避免很多问题，比如对其他Section的影响。

首先我们的找到最后一个Section使之可读可执行。这可以通过修改其对应Section头部的Characteristics来获得。然后根据PE头内文件对齐的大小，修改其SizeOfRawData。比如文件对齐的大小是200h,原先SizeOfRawData=00008000h, 那么我们增加的空间大小应该是200h的整数倍，修改完的SizeOfRawData至少是00008200h。增加完空间后，需要修改PE头内的两个字段的数值，SizeOfCode和SizeOfInitialishedData。分别为它们增加200h的大小。这样我们就成功的扩大了一个Section,然后根据方法一内的方式把代码加入到增加的空间。

 

方法三、新增一个Section来加入代码。

如果要加入的代码很多，那么就需要新增一个Section来存放自己的代码。

l         首先，我们需要在PE头内找到NumberOfSections,使之加1。

l         然后，在文件末尾增加一个新的空间，假设为200h，记住起始行到PE文件首部的偏移。假如这个值是00034500h。同时将PE头内的SizeOfImage的值加200h。

l         然后，找到PE头内的Section头部。通常在Section头部结束到Section数据部分开始间会有一些空间，找到Section头部的最后然后加入一个新的头部。假设最后一个Section头部的数据是：

1． Virtual offset : 34000h

2． Virtual size : 8E00h

3． Raw offset: 2F400h

4． Raw size : 8E00h

而文件对齐和Section对齐的数据分别是：

5． Section Alignment : 1000h

6． File Alignment : 200h

l         那么新增加的Section必须与最后一个Section的边界对齐。它的数据分别：

1． Virtual offset : 3D000h (因为最后一个Section的最后边界是34000h + 8E00h = 3CE00h,加上Section对齐，则Virtual offset的值为3D000h)。

2． Virtual size : 200h。

3． Raw offset: 00034500h。

4． Raw size: 200h.

5． Characteristics : E0000060 (可读、可写、可执行)。

l         最后，只需要修改一下PE头内的SizeOfCode和SizeOfInitialishedData两个字段，分别加上200h。

l         剩下的就是按照方法一的方式把代码放入即可。

 

 

三、        增加执行文件的输入表项目。

在一些特殊用途上，我们需要为执行文件或DLL增加其不包含的API。那么可以通过增加这些API在输入表中的注册来达到。

1． 每一个输入的DLL都有一个IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR (IID)与之对应。PE头中的最后一个IID是以全0来表示整个IID数组的结束。

2． 每一个IID至少需要两个字段Name1和FirstThunk。其他字段都可以设置为0。

3． 每一个FirstThunk的数据必须是一个指向IMAGE_THUNK_DATA数组的RVA。每一个IMAGE_THUNK_DATA又包含了指向一个API名称的RVA。

4． 如果IID数组发生改变，那么只需要修改数据目录数组中对应输入表的数据结构IMAGE_DATA_DIRECTORY的iSize。

增加一个新的IID到输入表的末尾，就是把输入表末尾的全是0的IID修改成增加的新的IID，然后在增加一个全0的IID作为输入表新的末尾。但是如果在输入表末尾没有空间的话，那就需要拷贝整个输入表到一个新的足够的空间，同时修改数据目录数组对应输入表的数据结构IMAGE_DATA_DIRECTORY的RVA和iSize。

步骤一、增加一个新的IID。

•   把整个IID数组移到一个有足够空间来增加一个新的IID的地方。这个地方可以是.idata段的末尾或是新增一个Section来存放。
•   修改数据目录数组对应输入表的数据结构IMAGE_DATA_DIRECTORY的RVA和iSize。
•   如果必要，将存放新IID数组的Section大小按照Section Alignment向上取整（比如，原来大小是1500h, 而section Alignment为1000h,则调整为2000h）以便于整个段可以被映射到内存。
•   运行移动过IID数组的执行文件，如果正常的话，则进行第二步骤。如果不工作的话，需要检查新增的IID是否已经被映射到内存及IID数组新的偏移位置是否正确。

 

步骤二、增加一个新的DLL及其需要的函数。

• 在.idata节内增加两个以null结尾的字符串，一个用来存放新增的DLL的名字。 一个用来存放需要导入的API的名称。这个字符串前需要增加一个为null的WORD字段来构成一个 Image_Import_By_Name数据结构。
•  计算这个新增的DLL名称字符串的RVA.
•  把这个RVA赋予新增的IID的Name1字段。
•  再找到一个DWORD的空间，来存放Image_Import_by_name的RVA。这个RVA就是新增DLL的IAT表。
•  计算上面DWORD空间的RVA，将其赋予新增IID的FirstThunk字段。
•  运行修改完的程序。