PE文件格式详解(2)

来源：互联网发布：c语言初级程序编辑：程序博客网时间：2024/05/16 19:15

1.NT头

接下来说一下NT头，IMAGE_NT_HEADERS。

代码 IMAGE_NT_HEADERS结构体

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS{

DWORD Signature; //PE Signature : 50450000 ("PE"00)

IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;

IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader

} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

该结构体由3个成员构成：

签名(Signature)→值为50450000h("PE"00)

文件头(File Header)

可选头(Optional Header)

依然以Notepad.exe为例，使用010 Editor打开。

可以查看其IMAGE_NT_HEADERS。

IMAGE_NT_HEADERS结构体的大小为F8，非常大，接下来分别说一下文件头和可选头两个结构体。

2.NT头:文件头

文件头是表现文件大致属性的IMAGE_FILE_HEADER 结构体

代码 IMAGE_FILE_HEADER结构体

typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER{

WORD Machine;

WORD NumberOfSections;

DWORD TimeDateStamp;

DWORD PointToSymbolTable;

DWORF NumberOfSymbols;

WORD SizeOfOptionalHeader;

WORD Characteristics;

} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

IMAGE_FILE_HEADERS结构体中有如下4种重要成员，（若设置不正确，将导致文件无法正常运行）。

#1.Machine

每个CPU都拥有唯一的Machine码，兼容32位Intel x86芯片的Machine码为14C。

定义在winnt.h文件中的Machine码。

代码 Machine码

#define IMAGE_FILE_MACHINE_UNKNOWN 0

#define IMAGE_FILE_MACHINE_I386 0x014c //Inter 386

#define IMAGE_FILE_MACHINE_R3000 0x0162 //MIPS little-endian,0x160 big-endian

#define IMAGE_FILE_MACHINE_R4000 0x0166 //MIPS little-endian

#define IMAGE_FILE_MACHINE_R10000 0x0168 //MIPS little-endian

#define IMAGE_FILE_MACHINE_WCEMIPSV2 0x0169 //MIPS little-endian WCE v2

#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA 0x0184 //Alpha_AXP

#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPC 0x01F0 //IBM Powerpc Little-Endian

#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3 0x01a2 //SH3 little-endian

#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3E 0x01a4 //SH3E little-endian

#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH4 0x01a6 //SH4 little-endian

#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARM 0x01c0 //ARM Little-Endian

#define IMAGE_FILE_MACHINE_THUMB 0x01c2

#define IMAGE_FILE_MACHINE_IA64 0x0200 //Intel 64

#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPS16 0x0266 //MIPS

#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU 0x0366 //MIPS

#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU16 0x0466 //MIPS

#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64 0x0284 //ALPHA64

#define IMAGE_FILE_MACHINE_AXP64 IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64

#2.NumberOfSections

PE文件把代码、数据、资源等一句属性分类到各个节区中储存。

NumberOfSections用来指出文件中存在的节区数量。该值一定要大于0，其当定义的节区数量与实际节区不同时，将发生运行错误。

#3.SizeOfOptionalHeader

IMAGE_NT_HEADER结构体的最后一个成员为IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体。SizeOfOptionalHeader成员用来之处IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体的长度。IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体有C语言编写而成，故其大小已经确定。Windows的PE装载器需要查看IMAGE_FILE_HEADER的SizeOfOptionalHeader值，从而识别出IMAGE_OPTIONAL_HERADER32的结构体的大小。

注：PE32+格式的文件，使用的是IMAGE_OPTIONAL_HEADER64结构体（不是IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体！！！两个结构体的大小是不一样的）所以需要在 SizeOfOptionalHeader成员中明确指出结构体的大小。

#4.Characteristics

该字段用于表示文件的属性，文件是否是可运行的形态，是否为DLL文件等信息，以bit OR形式组合起来。

定义在winnt.h文件中的Characteristics值。（注意0002h与2000h）

代码 Characteristics

#define IMAGE_FILE_RELOCS_STRIPPED 0x0001 //Relocation info stripped from file.

#define IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE 0x0002 //File is executable

//(i.e. no unresolved externel references).

#define IMAGE_FILE_LINE_NUMS_STRIPPED 0x0004 //Line numbers stripped from file.

#define IMAGE_FILE_LOCAL_SYMS_STRIPPED 0x0008 //Local symbols stripped from file.

#define IMAGE_FILE_AGGRESIVE_WS_TRIM 0x0010 //Agressively trim working set.

#define IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_AWARE 0x0020 //App can handle >2gb addresses

#define IMAGE_FILE_BYTES_RESVERSED_LO 0x0080 //byte of machine word are reversed

#define IMAGE_FILE_32BIT_MACHINE 0x0100 //32 bit word machine

#define IMAGE_FILE_DEBUG_STRIPPED 0x0200 //Debugging info stripped from file in .DBG file

#define IMAGE_FILE_REMOVABLE_RUN_FROM_SWAP 0x0400 //If Image is on removable media,

//copy and run from the swap file

#define IMAGE_FILE_NET_RUN_FROM_SWAP 0x0800 //If Image is on Net,copy and run from the swap file.

#define IMAGE_FILE_SYSTEM 0x1000 //System File

#define IMAGE_FILE_DLL 0x2000 //File is a DLL

#define IMAGE_FILE_UP_SYSTEM_ONLY 0x4000 //File should only be run on a UP machine

#define IMAGE_FILE_BYTES_REVERSED_HI 0x8000 //byte of machine word are reversed

注：PE文件中Characteristics的值有可能不是0002h(not executable)，例如：*.obj的object文件及resource DLL文件等，2000h表明PE文件是否为DLL文件。

IMAGE_FILE_HEADER的TimeDateStamp成员，该成员的值不影响文件运行，用来记录编译器创建文件的时间（并不是所有的开发工具都提供了设置该值的工具，Delphi则并没有提供）。

3.NT头：可选头

IMAGE_OPTIONAL_HEADER32是PE头结构体中最大的。

代码 IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体。

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY{

DWORD VirtualAddress;

DWORD Size;

} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;

#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES 16

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER{

WORD Magic;

BYTE MajorLinkerVersion;

BYTE MinorLinkerVersion;

DWORD SizeOfCode;

DWORD SizeOfInitializedData;

DWORD SizeOfUnitializedData;

DWORD AddressOfEntryPoint;

DWORD BaseOfCode;

DWORD BaseOfData;

DWORD ImageBase;

DWORD SectionAlignment;

DWORD FileAlignment;

WORD MajorOperatingSystemVersion;

WORD MinorOperatingSystemVersion;

WORD MajorImageVersion;

WORD MinorImageVersion;

WORD MajorSubsystemVersion;

WORD MinorSubsystemVersion;

DWORD Win32VersionValue;

DWORD SizeOfImage;

DWORD SizeOfHeaders;

DWORD CheckSum;

WORD Subsystem;

WORD DllCharacteristics;

DWORD SizeOfStackReserve;

DWORD SizeOfStackCommit;

DWORD SizeOfHeapReserve;

DWORD SizeOfHeapCommit;

DWORD LoaderFlags;

DWORD NumberOfRvaAndSizes;

IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];

} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体中有如下几种重要成员，（若设置不正确，将导致文件无法正常运行）。

#1.Magic

为IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体是，Magic码为10B;为IMAGE_OPTIONAL_HEADER64结构体时，Magic码为20B。

#2.AddressOfEntryPoint

AddressOfEntryPoint持有EP的RVA值。该值指出程序最先执行的代码起始地址。

#3.ImageBase

进程虚拟内存的范围为0~FFFFFFFF（32位操作系统，64位的操作系统为0~FFFFFFFFFFFFFFFF(16个)）。PE文件被加载到如此大的内存中时ImageBase指出文件优先装入地址。

EXE/DLL文件被装在到用户内存的0~7FFFFFFF(32位系统)中，SYS文件被载入内核内存的80000000~FFFFFFFF中。一般而言，使用开发工具创建好EXE文件后，其ImageBase的值为00400000，DLL文件的ImageBase为100000000（可以指定为其他值）。

注：执行PE文件时，PE装载器先差un构建进程，再将文件载入内存，然后把EIP寄存器的值设置为ImageBase+AddressOfEntryPoint.

#4.SectionAlignment,FileAlignment

PE文件的Body部分划分为若干节区，这些节存储着不同类别的数据。FileAlignment指定了节区在磁盘文件中的最小单位，SectionAlignment指定了节区在内存中的最小单位（SectionAlignment与FlieAlignment的值不一定相同）。磁盘文件或内存节区的大小必定为FileAlignment或SectionAlignment的整数倍。

#5.SizeOfImage

加载PE文件到内存时，SizeOfImage指定了PE Image在虚拟内存中所占空间的大小。一般而言，文件与加载到内存之后两者的大小是不相同的。

#6.SizeOfHeader

SizeOfHeader用来指出整个PE头的大小，当然这个值也必须为FileAlignment的整数倍。第一节区所在位置与SizeOfHeader据文件开始偏移的量相同。

#7.Subsystem

这个值是用来区分系统驱动文件安（*.sys）和普通的可执行文件的（*.exe，*.dll）。

值含义备注

1 Driver文件系统驱动

2 GUI文件窗口应用程序

3 CUI文件控制台应用程序

#8.NumberOfRvaAndSizes

NumberOfRvaAndSizes用来制定DataDirectory（IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构体最后一个成员）数组的个数。虽然结构体定义中明确指出了数组个数为16（#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES 16）但是PE装载查看的NumberOfRvaAndSizes的值来识别数组的大小（即数组大小也可能不为16）。

#9.DataDirectory

DataDirectory是有IMAGE_DATA_DIRECTORY结构体组成的数组，数组的每项都有被定义的值。

代码 DataDirectory结构体数组

DataDirectory[0] = EXPORT Directory

DataDirectory[1] = IMPOTR Directory

DataDirectory[2] = RESOURCE Directory

DataDirectory[3] = EXCEPTION Directory

DataDirectory[4] = SECURITY Directory

DataDirectory[5] = BASERELOC Directory

DataDirectory[6] = DEBUG Directory

DataDirectory[7] = COPYRIGHT Directory

DataDirectory[8] = GLOBALPTR Directory

DataDirectory[9] = TLS Directory

DataDirectory[A] = LOAD_CONFIG Directory

DataDirectory[B] = BOUND_IMPORT Directory

DataDirectory[C] = IAT Directory

DataDirectory[D] = DELAY_IMPORT Directory

DataDirectory[E] = COM_DESCRIPTOR Directory

DataDirectory[F] = Reserver Directory

IMAGE_OPTIONAL_HEADER

使用010 Editor查看Notepad.exe的IMAGE_OPTIONAL_HEADER整个结构体。

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