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. 节：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

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;

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。

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;

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;

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. 节：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;

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。

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

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