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逆向工程入門學習（FreeBuf）

阿新 • • 發佈：2019-01-05

逆向工程（二）：從一個簡單的例項來了解PE檔案


文中RegisterMe及原視訊下載地址：http://pan.baidu.com/s/1bnqOgnt開啟這個RegisterMe.exe程式，會出現如下煩人的訊息框：

引入

目標：去掉煩人的訊息框

工具：Ollydbg

1.載入程式，由圖可以看出呼叫了兩個MessageBox，當程式執行到這裡的時候分別會有上述訊息框彈出。 

2.觀察 cmp eax,0×0

這裡判斷eax是否等於0

je(如果相等就跳轉 – ZF=1  

由於eax等於40000

所以這一個跳轉永遠不會成立，所以一定會執行這個煩人的MessageBox。

那麼我們就可以想辦法使它跳轉。

3.我們嘗試改變ZF標記值(je跳轉根據ZF標記判斷)

如圖，此時ZF標記為0，我們雙擊這個0，使其標記為1

再觀察：

跳轉實現了，我們成功跳過了訊息視窗！！

不過這樣每次要改變ZF標記很麻煩，我們可不可以讓它直接跳轉不進行判斷呢？所以我們可以雙擊編輯je short 00401024為jmp short 00401024

成功跳過了MessageBox！！

我們想使用一種更加完美的方法來跳過這個訊息框。。。。

假如我們把程式入口設定成00401024不就直接跳過了MessageBox了嗎?在這之前，我需要解釋一些PE的知識(請耐心地閱讀，這才是本文所要講的重點，而不是如何破解這個程式！！) 

下面標有紅色的代表重點，如果你時間緊迫，可以只看有下劃線的文字

深入的必經之路：

PE（Portable Executable）檔案簡介

PE（Portable Executable）檔案是Windows作業系統下使用的可執行檔案格式。它是微軟在UNIX平臺的COFF（通用物件檔案格式）基礎上製作而成。最初設計用來提高程式在不同作業系統上的移植性，但實際上這種檔案格式僅用在Windows系列作業系統下。

PE檔案是指32位可執行檔案，也稱為PE32。64位的可執行檔案稱為PE+或PE32+,是PE(PE32)的一種擴充套件形式（請注意不是PE64)。

PE檔案結構一般如上圖所示。

當一個PE檔案被執行時，PE裝載器首先檢查DOS header裡的PE header的偏移量。如果找到，則直接跳轉到PE header的位置。

當PE裝載器跳轉到PE header後，第二步要做的就是檢查PE header是否有效。如果該PE header有效，就跳轉到PE header的尾部。

緊跟PE header尾部的是節表。PE裝載器執行完第二步後開始讀取節表中的節段資訊，並採用檔案對映（在執行一個PE檔案的時候，Windows並不在一開始就將整個檔案讀入記憶體，而是採用與記憶體對映的機制，也就是說，Windows裝載器在裝載的時候僅僅建立好虛擬地址和PE檔案之間的對映關係，只有真正執行到某個記憶體頁中的指令或者訪問某一頁中的資料時，這個頁面才會被從磁碟提交到實體記憶體，這種機制使檔案裝入的速度和檔案大小沒有太大的關係）的方法將這些節段對映到記憶體，同時附上節表裡指定節段的讀寫屬性。

PE檔案對映入記憶體後，PE裝載器將繼續處理PE檔案中類似 import table （輸入表）的邏輯部分

這四個步驟便是PE檔案的執行順序，具體細節讀者可以參考相關文件。

（以上四個步驟摘自《黑客破解精通》） 

下面用我們要破解程式進行簡單說明：

首先用WinHex 開啟破解程式。上圖是程式的起始部分，也是PE檔案的頭部分。檔案執行需要的所有資訊就儲存在這個PE標頭檔案中。所以，學習PE檔案格式就是學習PE頭中的結構體。

 

事情根本沒有這麼簡單：

上圖描述了檔案載入到記憶體的情形，包含了許多內容，我們逐一學習。

檔案中使用偏移（offset），記憶體中使用VA（Virtual Address，虛擬地址）來表示位置。

VA指程序虛擬記憶體的絕對地址，RVA(Relative Virtual Address，相對虛擬地址)是指從某基準位置（ImageBase）開始的相對地址。VA與RVA滿足下面的換算關係：

RVA+ImageBase=VA

PE頭內部資訊大多是RVA形式存在。原因在於（主要是DLL）載入到程序虛擬記憶體的特定位置時，該位置可能已經載入了其他的PE檔案（DLL）。此時必須通過重定向（Relocation）將其載入到其他空白的位置，若PE頭資訊使用的是VA，則無法正常訪問。因此使用RVA來重定向資訊，即使發生了重定向，只要相對於基準位置的相對位置沒有變化，就能正常訪問到指定資訊，不會出現任何問題。

當PE檔案被執行時，PE裝載器會為程序分配4CG的虛擬地址空間，然後把程式所佔用的磁碟空間作為虛擬記憶體對映到這個4GB的虛擬地址空間中。一般情況下，會對映到虛擬地址空間中的0X400000的位置。

PE頭：

DOS頭

typedefstruct _IMAGE_DOS_HEADER {// DOS的.EXE頭部
  USHORT e_magic;// DOS簽名“MZ-->Mark Zbikowski（設計了DOS的工程師）”
  USHORT e_cblp;// 檔案最後頁的位元組數
  USHORT e_cp;// 檔案頁數
  USHORT e_crlc;// 重定義元素個數
  USHORT e_cparhdr;// 頭部尺寸，以段落為單位
  USHORT e_minalloc;// 所需的最小附加段
  USHORT e_maxalloc;// 所需的最大附加段
  USHORT e_ss;// 初始的SS值（相對偏移量）
  USHORT e_sp;// 初始的SP值
  USHORT e_csum;// 校驗和
  USHORT e_ip;// 初始的IP值
  USHORT e_cs;// 初始的CS值（相對偏移量）
  USHORT e_lfarlc;// 重分配表文件地址
  USHORT e_ovno;// 覆蓋號
  USHORT e_res[4];// 保留字
  USHORT e_oemid;// OEM識別符號（相對e_oeminfo）
  USHORT e_oeminfo;// OEM資訊
  USHORT e_res2[10];// 保留字
  LONG e_lfanew;// 指示NT頭的偏移（根據不同檔案擁有可變值）} IMAGE_DOS_HEADER,*PIMAGE_DOS_HEADER;

其中比較重要的有e_magic和e_lfanew，由圖可知

e_magic的值為4D5A，e_lfanew的值為000000C0（注意不是C0000000，詳見我的上一篇文章)

WORD佔2個位元組，LONG佔4個位元組，剛好是30個WORD和1個LONG，從00000000到0000003F 

DOS存根：

即使沒有DOS存根，檔案也能正常執行

NT頭（PE最重要的頭）：

其定義如下：

typedefstruct _IMAGE_NT_HEADERS { 
        DWORD Signature; 
        IMAGE_FILE_HEADER FileHeader; 
        IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;} IMAGE_NT_HEADERS32,*PIMAGE_NT_HEADERS32;Signature：類似於DOS頭中的e_magic，其高16位是0，低16是0x4550，用字元表示是'PE‘（00004550）。
IMAGE_FILE_HEADER：IMAGE_FILE_HEADER是PE檔案頭，定義如下：typedefstruct _IMAGE_FILE_HEADER { 
        WORD    Machine; 
        WORD    NumberOfSections; 
        DWORD   TimeDateStamp; 
        DWORD   PointerToSymbolTable; 
        DWORD   NumberOfSymbols; 
        WORD    SizeOfOptionalHeader; 
        WORD    Characteristics;} IMAGE_FILE_HEADER,*PIMAGE_FILE_HEADER;

 

其中有4個重要的成員（若設定不正確，將會導致檔案無法正常執行）

#1.Machine

每個CPU擁有唯一的Machine碼，相容32位Intel X86晶片的Machine碼為14C（如圖）。以下是定義在winnt.h檔案中的Machine碼：

#define IMAGE_FILE_MACHINE_UNKNOWN           0#define IMAGE_FILE_MACHINE_I386              0x014c// Intel 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_SH3               0x01a2// SH3 little-endian #define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3DSP            0x01a3#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3E              0x01a4// SH3E little-endian #define IMAGE_FILE_MACHINE_SH4               0x01a6// SH4 little-endian #define IMAGE_FILE_MACHINE_SH5               0x01a8// SH5 #define IMAGE_FILE_MACHINE_ARM               0x01c0// ARM Little-Endian #define IMAGE_FILE_MACHINE_THUMB             0x01c2#define IMAGE_FILE_MACHINE_AM33              0x01d3#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPC           0x01F0// IBM PowerPC Little-Endian #define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPCFP         0x01f1#define IMAGE_FILE_MACHINE_IA64              0x0200// Intel 64 #define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPS16            0x0266// MIPS #define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64           0x0284// ALPHA64 #define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU           0x0366// MIPS #define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU16         0x0466// MIPS #define IMAGE_FILE_MACHINE_AXP64             IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64 
    #define IMAGE_FILE_MACHINE_TRICORE           0x0520// Infineon #define IMAGE_FILE_MACHINE_CEF               0x0CEF#define IMAGE_FILE_MACHINE_EBC               0x0EBC// EFI Byte Code #define IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64             0x8664// AMD64 (K8) #define IMAGE_FILE_MACHINE_M32R              0x9041// M32R little-endian#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEE               0xC0EE

#2.NumberOfEsctions

PE檔案把程式碼，資料，資源等依據屬性分類到各節中儲存。

NumberOfEsctions指檔案中存在的節段（又稱節區）數量，也就是節表中的項數。該值一定要大於0，且當定義的節段數與實際不符時，將發生執行錯誤。

#3.SizeOfOptionalHeader

IMAGE_NT_HEADERS結構最後一個成員IMAGE_OPTIONAL_HEADER32。

SizeOfOptionalHeader用來指出IMAGE_OPTIONAL_HEADER32結構體的長度。PE裝載器需要檢視SizeOfOptionalHeader的值，從而識別IMAGE_OPTIONAL_HEADER32結構體的大小。

PE32+格式檔案中使用的是IMAGE_OPTIONAL_HEADER64結構體，這兩個結構體尺寸是不相同的，所以需要在SizeOfOptionalHeader中指明大小。

#4.Characteristics

該段用於標識檔案的屬性，檔案是否是可執行的狀態，是否為DLL檔案等資訊。

#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 nunbers 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_REVERSED_LO         0x0080// Bytes 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// Bytes of machine word are reversed.

為方便理解，上述程式的NT頭內容如下：

（成員功能概述）

NumberOfSections：該PE檔案中有多少個節段，也就是節表中的項數。TimeDateStamp：PE檔案的建立時間，一般有聯結器填寫。PointerToSymbolTable：COFF檔案符號表在檔案中的偏移。NumberOfSymbols：符號表的數量。SizeOfOptionalHeader：緊隨其後的可選頭的大小。Characteristics：可執行檔案的屬性。

IMAGE_OPTIONAL_HEADER32：

其定義如下： 

typedefstruct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER { 
        WORD    Magic; 
        BYTE    MajorLinkerVersion; 
        BYTE    MinorLinkerVersion; 
        DWORD   SizeOfCode; 
        DWORD   SizeOfInitializedData; 
        DWORD   SizeOfUninitializedData; 
        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;

 

我們需要關注下列成員，這些事執行程式必需的，設定錯誤將導致程式無法正常執行。

#1.Magic

為IMAGE_OPTIONAL_HEADER32時，magic碼為10B，為IMAGE_OPTIONAL_HEADER64時，magic碼為20B

#2.AddressOfEntryPoint

AddressOfEntryPoint持有EP的RVA值。該值指出程式最先執行的程式碼起始地址，相當重要。

#3.ImageBase

一般來說，使用開發工具（VB/VC++/Delphi）建立好EXE檔案後，其ImageBase值為00400000，DLL檔案的ImageBase值為10000000（當然也可以指定其他值）。

執行PE檔案時，PE裝載器先建立程序，再將檔案載入記憶體，然後把EIP暫存器的值設定為ImageBase+AddressOfEntryPoint

#4.SectionAlignment，FileAlignment

PE檔案的Body部分被劃分成若干節段，這些節段儲存著不同類別的資料。FileAlignment指定了節段在磁碟檔案中的最小單位，而SectionAlignment則指定了節區在記憶體中的最小單位（SectionAlignment必須大於或者等於FileAlignment）

#5.SizeOfImage

當PE檔案載入到記憶體時，SizeOfImage指定了PE Image在虛擬記憶體中所佔用的空間大小，一般檔案大小與載入到記憶體中的大小是不同的（節段頭中定義了各節裝載的位置與佔有記憶體的大小，後面會講到）

#6.SizeOfHeader

SizeOfHeader用來指出整個PE頭大小。該值必須是FileAlignment的整數倍。第一節段所在位置與SizeOfHeader距檔案開始偏移的量相同。

#7.Subsystem

Subsystem值用來區分系統驅動檔案（*.sys)與普通可執行檔案（*.exe，*.dll）。

Subsystem成員可擁有值如下：

#define IMAGE_SUBSYSTEM_UNKNOWN              0// Unknown subsystem.  #define IMAGE_SUBSYSTEM_NATIVE               1// Image doesn't require a subsystem.   系統驅動#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_GUI          2// Image runs in the Windows GUI subsystem.  視窗應用程式#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_CUI          3// Image runs in the Windows character subsystem.  控制檯應用程式#define IMAGE_SUBSYSTEM_OS2_CUI              5// image runs in the OS/2 character subsystem.  #define IMAGE_SUBSYSTEM_POSIX_CUI            7// image runs in the Posix character subsystem.  #define IMAGE_SUBSYSTEM_NATIVE_WINDOWS       8// image is a native Win9x driver.  #define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_CE_GUI       9// Image runs in the Windows CE subsystem.  #define IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_APPLICATION      10
            
  

           

              
              

            

            
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 P 



  
 

    


    
    
C語言入門學習（01）——C程式設計環境的搭建及HelloWorld程式

     
  
 
 
 博主是大二學生，接觸C語言也有兩年了，這兩年期間參加過不少的專案和比賽，也都拿到了還不錯的成績，暑假計劃寫一個C語言完全零基礎入門教程，對自己的C語言學習做一個總結。同時如果自己所寫的內容能幫到初學C語言的人，那真的是一件很開心的事情。 
 想學好C語言，一定要多多練習，因此後面的文章會有大量的