elva

手工打造微型Win32可執行文件

文章來源：www.xfocus.net
文章提交：watercloud (watercloud_at_xfocus.org)

本文是我在學習PE文件格式時打造小型PE文件的學習歷程的一個記錄性文字，最終我的目標是完全手工打造一個小的EXE文件，第一個為1024字節，最終改造到512字節。

廢話不多說，開始工作：

寫個匯編程序：
start:
    xor ebx,ebx
    jz tcall

tjmp:  
    pop eax
    push ebx
    push eax
    add eax,7
    push eax
    push ebx
    push ExitProcess
    push MessageBoxA
    ret

tcall:   call tjmp
     db "ExeDIY",0
     db "Hello!",0

用masm32編譯鏈接后生成Hello.exe


該exe為2k大小，為了把它大小裁減下來，用UltraEdit新建一個16進制文件，
然后我們參考原來的文件來手工創建一個新的hello.exe。

文件如附件最終為1k大小，已經在WinXp/2k/Nt上測試。

我們作的主要工作是：
  1.  把Dos Stub去掉；按照新的信息構造文件頭。
  2.  新文件對齊值為0x200，在0x200處填入指令信息。
  3.  把數據段去掉。（但由于WinXp上section個數不能為一個，否則報不是Win32程序，所以仍
      然保留了數據段的section信息，但把它指向都改為了.text段）
  4.  由于數據段已經被去掉，需要將Imports相關信息搬入.text段0x300處。并從新計算
      輸入表的地址和輸入地址表的地址及Import結構相關鏈表和指針的地址。由于我們在0x300
      處，執行時內存映像中地址為0x401100，需要按照0x1100為參照修改鏈表的各個值。

在制作過程中發現文件對齊WinXp不能小于0x200，否則為非法win32程序，而NT可以時32字節倍數的對齊
，如果只針對NT的話可以把文件構造的更小.

雖然我們只用到1個段，但pe文件還是必須要有兩個section！

修改Import相關地址后必須修改指令信息中的地址。因為每次對API的引用都是在操作編譯器提供的一個地址，
該地址存放的時一條jmp [xxxx]  的指令， xxxx 地址即為Import的函數指針數組，Loader在加載程序時
會根據調用的DLL函數的具體加載地址來填充這里，但我們已經把這一地址移到了0x401100，要作修正。

整個文件dump出來的內容如下（WinHex真是強大呀！）。具體意義在后面描述。
你可以在這里下載它：http://watercloud.diy.163.com/others/Hello1.exe

Offset      0  1  2  3  4  5  6  7   8  9  A  B  C  D  E  F

00000000   4D 5A D5 E2 C0 EF BB F9  B1 BE B6 BC C3 BB D3 D0   MZ這里基本都沒有
00000010   D3 C3 2C 44 4F 53 B1 A3  C1 F4 B5 C4 CD B7 B2 BF   用,DOS保留的頭部
00000020   D0 C5 CF A2 2C CE D2 C3  C7 B6 BC B2 BB D3 C3 2E   信息,我們都不用.
00000030   D2 BB D6 B1 B5 BD D5 E2  C0 EF C0 B2 40 00 00 00   一直到這里啦@...
00000040   50 45 00 00 4C 01 02 00  00 00 00 00 00 00 00 00   PE..L...........
00000050   00 00 00 00 E0 00 0F 01  0B 01 00 00 00 02 00 00   ....?..........
00000060   00 00 00 00 00 00 00 00  00 10 00 00 00 00 00 00   ................
00000070   00 00 00 00 00 00 40 00  00 10 00 00 00 02 00 00   ......@.........
00000080   00 00 00 00 00 00 00 00  04 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000090   00 30 00 00 00 02 00 00  00 00 00 00 02 00 00 00   .0..............
000000A0   00 01 00 00 00 00 00 00  00 01 00 00 00 10 00 00   ................
000000B0   00 00 00 00 02 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000000C0   10 11 00 00 3C 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ....<...........
000000D0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000000E0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000000F0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000100   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000110   00 00 00 00 00 00 00 00  00 11 00 00 10 00 00 00   ................
00000120   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000130   00 00 00 00 00 00 00 00  43 6C 6F 75 64 00 00 00   ........Cloud...
00000140   00 02 00 00 00 10 00 00  00 02 00 00 00 02 00 00   ................
00000150   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 60 00 00 60   ............`..`
00000160   4E 53 46 4F 43 55 53 00  00 02 00 00 00 20 00 00   NSFOCUS...... ..
00000170   00 02 00 00 00 02 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000180   00 00 00 00 60 00 00 60  D5 E2 C0 EF BF AA CA BC   ....`..`這里開始
00000190   CA C7 B6 D4 C6 EB CC EE  B3 E4 D0 C5 CF A2 A3 AC   是對齊填充信息，
000001A0   C3 BB D3 D0 D3 C3 2E 20  D2 BB D6 B1 B5 BD 30 78   沒有用. 一直到0x
000001B0   32 30 30 68 BF AA CA BC  CE AA 2E 74 65 78 74 28   200h開始為.text(
000001C0   D2 B2 BE CD CA C7 43 6C  6F 75 64 29 B6 CE BF AA   也就是Cloud)段開
000001D0   CA BC 2C CE D2 C3 C7 B0  D1 20 49 6D 70 6F 72 74   始,我們把 Import
000001E0   B1 ED D2 B2 B7 C5 B5 BD  D5 E2 B8 F6 B6 CE C0 EF   表也放到這個段里
000001F0   C0 B4 C1 CB 2F 2F BA C7  BA C7 20 3A 29 20 20 20   來了//呵呵 :)  
00000200   33 DB 74 13 58 53 50 83  C0 07 50 53 68 2A 10 40   3踭.XSP兝.PSh*.@
00000210   00 68 30 10 40 00 C3 E8  E8 FF FF FF 45 78 65 44   .h0.@.描?ExeD
00000220   49 59 00 48 65 6C 6C 6F  21 00 FF 25 00 11 40 00   IY.Hello!.%..@.
00000230   FF 25 08 11 40 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   %..@...........
00000240   B4 FA C2 EB BE CD D5 E2  C3 B4 D2 BB B5 E3 A3 AC   刖駝餉匆壞悖?
00000250   D5 E2 C0 EF D3 D6 CA C7  CC EE B3 E4 A3 AC 49 6D   這里又是填充，Im
00000260   70 6F 72 74 B1 ED CE D2  C3 C7 D2 B2 B7 C5 B5 BD   port表我們也放到
00000270   D5 E2 B8 F6 B6 CE C0 B4  C1 CB A3 AC CE AA C1 CB   這個段來了，為了
00000280   BC C6 CB E3 B5 D8 D6 B7  B7 BD B1 E3 CE D2 C3 C7   計算地址方便我們
00000290   B0 D1 CB FC B7 C5 B5 BD  30 78 33 31 30 68 B4 A6   把它放到0x310h處
000002A0   C1 CB C6 E4 B6 D4 D3 A6  C4 DA B4 E6 B5 D8 D6 B7   了其對應內存地址
000002B0   CE AA A3 BA 30 78 34 30  31 31 30 30 00 00 00 00   為：0x401100....
000002C0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000002D0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000002E0   00 00 00 00 00 00 00 00  B5 BD D5 E2 C0 EF BF AA   ........到這里開
000002F0   CA BC 49 6D 70 6F 72 74  B1 ED D0 C5 CF A2 A3 BA   始Import表信息：
00000300   5C 11 00 00 00 00 00 00  78 11 00 00 00 00 00 00   \.......x.......
00000310   4C 11 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 6A 11 00 00   L...........j...
00000320   00 11 00 00 54 11 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ....T...........
00000330   86 11 00 00 08 11 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ?..............
00000340   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 5C 11 00 00   ............\...
00000350   00 00 00 00 78 11 00 00  00 00 00 00 AB 00 45 78   ....x.......?Ex
00000360   69 74 50 72 6F 63 65 73  73 00 4B 45 52 4E 45 4C   itProcess.KERNEL
00000370   33 32 2E 64 6C 6C 00 00  BB 01 4D 65 73 73 61 67   32.dll..?Messag
00000380   65 42 6F 78 41 00 55 53  45 52 33 32 2E 64 6C 6C   eBoxA.USER32.dll
00000390   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000003A0   BA C3 C1 CB A3 AC BD E1  CA F8 A3 AC D5 E2 C0 EF   好了，結束，這里
000003B0   CA C7 D7 EE BA F3 D2 BB  B8 F6 B6 D4 C6 EB D3 C3   是最后一個對齊用
000003C0   B5 C4 CC EE B3 E4 D6 B5  C1 CB A1 A3 20 20 20 20   的填充值了。    
000003D0   77 61 74 65 72 63 6C 6F  75 64 40 6E 73 66 6F 63   watercloud@nsfoc
000003E0   75 73 2E 63 6F 6D 20 20  32 30 30 32 C4 EA 31 32   us.com  2002年12
000003F0   D4 C2 31 38 C8 D5 20 20  20 CD FB B8 AB D5 FD 21   月18日   望斧正!


PE文件整個結構如圖：

    +-------------------+
    | DOS頭             |
    +-------------------+
    | File-Header       |
    +-------------------+
    | Optional-Header   |
    |- - - - - - - - - -|
    |                   |----------------+
    | Data Directories  |                |
    |                   |                |
    | ( RVA,  size)     |-------------+  |
    |                   |
    |                   |---------+   |  |
    |                   |         |   |  |
    +-------------------+         |   |  |
    |                   |-----+   |   |  |
    | Section-Headers   |     |   |   |  |
    |                   |--+  |   |   |  |
    |                   |  |  |   |   |  |
    +-------------------+<-+  |   |   |  |
    |                   |     | <-+   |  |
    | Section Data 1    |     |       |  |
    |                   |     | <-----+  |
    +-------------------+<----+          |
    |                   |                |
    | Section Data 2    |                |
    |                   | <--------------+
    +-------------------+

相關結構摘錄MSDN和Winnt.h如下:


typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER {      // DOS .EXE header
    WORD   e_magic;                     // Magic number
    WORD   e_cblp;                      // Bytes on last page of file
    WORD   e_cp;                        // Pages in file
    WORD   e_crlc;                      // Relocations
    WORD   e_cparhdr;                   // Size of header in paragraphs
    WORD   e_minalloc;                  // Minimum extra paragraphs needed
    WORD   e_maxalloc;                  // Maximum extra paragraphs needed
    WORD   e_ss;                        // Initial (relative) SS value
    WORD   e_sp;                        // Initial SP value
    WORD   e_csum;                      // Checksum
    WORD   e_ip;                        // Initial IP value
    WORD   e_cs;                        // Initial (relative) CS value
    WORD   e_lfarlc;                    // File address of relocation table
    WORD   e_ovno;                      // Overlay number
    WORD   e_res[4];                    // Reserved words
    WORD   e_oemid;                     // OEM identifier (for e_oeminfo)
    WORD   e_oeminfo;                   // OEM information; e_oemid specific
    WORD   e_res2[10];                  // Reserved words
    LONG   e_lfanew;                    // File address of new exe header  //除了這項和e_magic基本都可以隨便填
  } IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;

我們關心的為 e_lfanew,該地址指向了PE頭結構在文件中的偏移.如我們的這個文件該值為
0x40,而0x40開始就是PE頭的開始,標志為"PE"兩個字符.

PE頭部信息包括一個標志值 "PE\0\0",和FileHeader及OptionHeader,結構如下:
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
  DWORD Signature;                     //總是"PE\0\0"
  IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
  IMAGE_OPTIONAL_HEADER OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS, *PIMAGE_NT_HEADERS;

FileHeader的類型定義如下:

typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
  WORD Machine;
  WORD NumberOfSections;               //Section個數,WinXp不能少于2(即使真正數據段只有一個),其他平臺未知.
  DWORD TimeDateStamp;                 //可以隨便填
  DWORD PointerToSymbolTable;          
  DWORD NumberOfSymbols;
  WORD SizeOfOptionalHeader;
  WORD Characteristics;
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

OptionHeader類型定義如下:
typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
  WORD    Magic;
  BYTE    MajorLinkerVersion;
  BYTE    MinorLinkerVersion;
  DWORD   SizeOfCode;
  DWORD   SizeOfInitializedData;
  DWORD   SizeOfUninitializedData;
  DWORD   AddressOfEntryPoint;          //入口地址,佷重要
  DWORD   BaseOfCode;                   //代碼段起始地址
  DWORD   BaseOfData;                   //數據段起始地址.
  DWORD   ImageBase;                    //NT/2k/XP基本都是0x400000
  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;                    //這個別亂填,要不然可能又是非法Win32程序,MajorSubsystemVersion也是.
  WORD    DllCharacteristics;
  DWORD   SizeOfStackReserve;
  DWORD   SizeOfStackCommit;
  DWORD   SizeOfHeapReserve;
  DWORD   SizeOfHeapCommit;
  DWORD   LoaderFlags;
  DWORD   NumberOfRvaAndSizes;          //以下DataDirectory
  IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER;

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
  DWORD   VirtualAddress;   //每個地址都是Virtual,就是程序加載后該地址在內存中相對于ImageBase的偏移,帶virtual的地址是這樣
                            //在文件中的偏移為 Addr - 對應Section的VirtualAddress + 對應Section的文件內起始偏移
  DWORD   Size;
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;

其中各個項意義如下:
1  Export table address and size
2  Import table address and size
3  Resource table address and size
4  Exception table address and size
5  Certificate table address and size
6  Base relocation table address and size
7  Debugging information starting address and size
8  Architecture-specific data address and size
9  Global pointer register relative virtual address  
10 Thread local storage (TLS) table address and size
11 Load configuration table address and size
12 Bound import table address and size
13 Import address table address and size
14 Delay import descriptor address and size
15 Reserved
16 Reserved


各Section-Header結構如下:
typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
  BYTE    Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];
  union {
      DWORD   PhysicalAddress;
      DWORD   VirtualSize;
  } Misc;
  DWORD   VirtualAddress;            
  DWORD   SizeOfRawData;      
  DWORD   PointerToRawData;          //該節起始地址對于于文件的偏移
  DWORD   PointerToRelocations;
  DWORD   PointerToLinenumbers;
  WORD    NumberOfRelocations;
  WORD    NumberOfLinenumbers;
  DWORD   Characteristics;           //屬性,控制內存空間的執行,寫,讀等相關權限.
} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;


對應這一結構我們的這個文件各重要字段為:
46  Section個數 : 2
5c  代碼大小 : 200
68  OEP : 1000
6c  BaseOfCode : 1000
74  ImageBase: 400000
78  Section數據內存對齊: 1000
7c  Section數據文件對齊: 200
90  Image在內存整個空間大小: 3000 /2000也行,起始我們只用了1000,但填這個值提示非法Win32程序:(
94  頭部大小: 200,好像填400,800也沒關系.
B4  DataDirectory中的數目 : 10
c0  輸入表地址: 1110
11c 輸入地址表地址: 1100

B8-138 為 DataDirectory數組

138 開始為.text節頭部  ,在我們這里名字就叫Cloud啦:)
    140  size :36
    144  Vaddr:1000
    148  RawSize: 200
    14c  PointToRawData: 200
    15c  屬性 : 60000060 可讀寫執行段

160 開始為第二個節,這個節我們沒有用,但是系統不允許只有一個節,放到這里作樣子的了,騙騙加載器.
200 開始為真正的代碼開始
300 開始為Import相關鏈表.



程序加載后內存中情況為
400000開始: MZ . . .  文件頭部信息
401000開始: 對應為文件0x200開始的內容
401100開始: 對應為文件0x300開始的Import表 ,但此時加載器已經把各外部函數地址填好了.

ExitPorcess函數的地址填在 401100處
MessageBoxA函數的地址填在 401108處



--------------------改造----------------------


打開UltraEdit再次重寫，這次的目標是512字節：
你可以在這里下載它：http://watercloud.diy.163.com/others/Hello2.exe

Offset      0  1  2  3  4  5  6  7   8  9  A  B  C  D  E  F

00000000   4D 5A 33 DB 74 13 58 53  50 83 C0 07 50 53 68 2C   MZ3踭.XSP兝.PSh,
00000010   00 40 00 68 32 00 40 00  C3 E8 E8 FF FF FF 45 78   .@.h2.@.描? Ex
00000020   65 44 49 59 00 48 65 6C  6C 6F 21 00 FF 25 20 11   eDIY.Hello!.% .
00000030   40 00 FF 25 28 11 40 00  00 00 00 00 40 00 00 00   @.%(.@.....@...
00000040   50 45 00 00 4C 01 02 00  00 00 00 00 00 00 00 00   PE..L...........
00000050   00 00 00 00 70 00 0F 01  0B 01 00 00 00 02 00 00   ....p...........
00000060   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000070   00 00 00 00 00 00 40 00  00 10 00 00 00 02 00 00   ......@.........
00000080   00 00 00 00 00 00 00 00  04 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000090   00 30 00 00 00 02 00 00  00 00 00 00 02 00 00 00   .0..............
000000A0   00 01 00 00 00 00 00 00  00 01 00 00 00 10 00 00   ................
000000B0   00 00 00 00 02 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000000C0   30 11 00 00 3C 00 00 00  2E 74 65 78 74 00 00 00   0...<....text...
000000D0   00 02 00 00 00 10 00 00  00 02 00 00 00 01 00 00   ................
000000E0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 60 00 00 60   ............`..`
000000F0   2E 72 64 61 74 61 00 00  02 00 00 00 00 20 00 00   .rdata.........
00000100   00 02 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
00000110   00 00 00 00 60 00 00 60  00 00 00 00 00 00 00 00   ....`..`........
00000120   7C 11 00 00 00 00 00 00  98 11 00 00 00 00 00 00   |.......?......
00000130   6C 11 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 8A 11 00 00   l...........?..
00000140   20 11 00 00 74 11 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ...t...........
00000150   A6 11 00 00 28 11 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ?..(...........
00000160   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 7C 11 00 00   ............|...
00000170   00 00 00 00 98 11 00 00  00 00 00 00 AB 00 45 78   ....?......?Ex
00000180   69 74 50 72 6F 63 65 73  73 00 4B 45 52 4E 45 4C   itProcess.KERNEL
00000190   33 32 2E 64 6C 6C 00 00  BB 01 4D 65 73 73 61 67   32.dll..?Messag
000001A0   65 42 6F 78 41 00 55 53  45 52 33 32 2E 64 6C 6C   eBoxA.USER32.dll
000001B0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000001C0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000001D0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000001E0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................
000001F0   00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00   ................


加載后內存空間布局如下:

ImageBase: 400000
   程序入口地址 : 400000  即從文件偏移000開始, 我們把代碼56字節放到了dos頭部
里了.
   .text : 401000  -- 對應 文件 off 100 (但程序加載時從000開始加載的)
   .data : 沒有用
   Import表信息在401130處(對應為文件130)
        Import1
           Org -> 40116c  -> 40117c -> ExitProcess
           Name -> 40118a -> Kernel32.dll
           First -> 401120

        Import2
           Org -> 401174 -> 401198 -> MessageBoxA
           Name -> 4011a6 -> User32.dll
           First -> 401128

dll加載后在內存 401120 處存放了ExitProcess的地址
           內存401128 處存放了MessageBoxA的地址

程序代碼的jmp表就是:
    40002c  : jmp 401120
    400032  : jmp 401128
然后程序里調用API就使用了40002c和400032這兩個地址


對應文件最終被加載了兩分,
    一個在400000 系統自身要使用的表結構,但我們同時把執行代碼也
  放到了這里,并修改了程序入口指向這里.

    另一個在401000處,這里我們主要利用了這個地址除了了Import表.
  本來想使用400000處的導入表信息,但我把相關指針修改為000后系統報
  非法win32程序,就沒有辦法了.



文件布局如下:
00-40  : dos頭,但我們把代碼也放到這里了.
40-58  : PE-File-Header
58-C8  : PE-Option-Header,其中B8-C8為DataDirectory (ExportDirectory和
ImportDirectory)
          我們把DataDirectory已經減到不能在小了,無論如何要ImportDirectory.
c8-F0  : .text Section-Header
F0-118 : .rdata Section-Header (沒有用處的節信息,但系統不允許只有一個節只好
裝模作樣放一個.)
         好了真正的PE頭部信息結束,后面本來是 文件對齊的填充,我們利用這里存放
ImportTable.
120-1B0: Import-Table


而且從中可以看到,就算把DataDirectory都去掉(WinXp去掉后會被認為非法Win32程
序),把Section減到只有
1個(Winxp最低也要兩個才是合法文件) 文件頭部信息也需要 0x88個字節. 如果支持
100文件對齊,并且不使用
Import表那么可以將PE文件做到256字節 ,但對于讓xp也能運行512字節應該是極限了.




最后提供一個512字節的小工具：鎖屏（Win2k/Xp)
http://watercloud.diy.163.com/others/LockWin.exe


參考：http://watercloud.nease.net/others/pe.txt  英文 作者不詳
      http://watercloud.diy.163.com/others/PE文件格式分析.pdf   中文  作者不詳
      MicroSoft MSDN


本文只是一個記錄性文字，且本人水平很差，望大家斧正。

                             watercloud

                           2002 - 12 - 21

posted on 2007-05-14 00:45 葉子 閱讀(427) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 技術研究