网络安全入门实验06：PE文件的解析

目录

0.实验要求

1.实验思路

2.代码实现

3.实验结果

 

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0.实验要求

 

请依据参考文档中的内容编写一个小程序，使其可以实现如下功能：
1、判断一个文件是否为PE文件，如果是PE文件，判断它是exe文件还是dll文件，或者是其它类型的PE文件
2、请提交实验报告和你的源代码文件

 

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1.实验思路

 

PE文件的全称是Portable Executable，意为可移植的可执行的文件，常见的EXE、DLL、OCX、SYS、COM都是PE文件，PE文件是微软Windows操作系统上的程序文件（可能是间接被执行，如DLL）

以下图例来自老师给的资料

 

从这张图中可以直观的看出，PE文件首先具有一个DOS的结构头

其定义如下(来自winnt.h头文件中的定义)：

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
  } IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;

其中比较重要的是第一个值e_magic和最后一个值e_lfanew

以下定义也来自winnt.h头文件

#define IMAGE_DOS_SIGNATURE                 0x5A4D      // MZ
#define IMAGE_OS2_SIGNATURE                 0x454E      // NE
#define IMAGE_OS2_SIGNATURE_LE              0x454C      // LE
#define IMAGE_VXD_SIGNATURE                 0x454C      // LE
#define IMAGE_NT_SIGNATURE                  0x00004550  // PE00

如果文件是一个PE文件，其e_magic值为0x5A4D，即MZ

即我们可以读取一个文件，如果文件头的值为0x5A4D，则可以判断这是一个PE文件

如果是PE文件，再进行接下来的操作

 

下面说第二个值e_lfanew，从它的英文注释中可以看出，这个值是表明了一个新的exe头部的地址

从实际来解释，即这个LONG值是一个偏移量，偏移后的位置是一个exe header

在查阅资料的过程中，也看到了有这样的解释

 //Offset to start of PE header             指向PE文件头

其意思大致是相同的（其实就是一样的）

第二步：将文件指针移到这个位置，读取这个头部的信息

那么这个头部是什么呢

根据资料，这个Header实际为

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
  DWORD                   Signature;
  IMAGE_FILE_HEADER       FileHeader;
  IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

解释如下：

Signature 表明了文件是一个PE文件，值为PE\0\0

FileHeader 为 IMAGE_FILE_HEADER 结构体，存储了头部信息

OptionalHeader 则存储了可选头信息

 

查看一下 IMAGE_FILE_HEADER的定义

typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
  WORD  Machine;
  WORD  NumberOfSections;
  DWORD TimeDateStamp;
  DWORD PointerToSymbolTable;
  DWORD NumberOfSymbols;
  WORD  SizeOfOptionalHeader;
  WORD  Characteristics;
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

 

IMAGE_OPTIONAL_HEADER

typedef struct _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;

 

这里就不一一翻译了，毕竟这次的实验主要是判断一个文件是否为PE文件，如果是PE文件，判断它是exe文件还是dll文件，或者是其它类型的PE文件

直接说一下吧

判断是否为PE文件的部分前面说了

这里用于判断为dll还是exe还是其他类型的文件的参数主要是以下两个

一个是

FileHeader里面的Characteristics

 

 

 

 

FileHeader.Characteristics与IMAGE_FILE_DLL做'&'运算后，若文件是OCX和DLL，此结果为0x2000，与其他格式的PE文件都不同（可以先将OCX和DLL筛选出来）

为什么不与IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE做运算？因为上图红框内也标注了，DLL也是一个executable的文件，所以这里做了运算之后，EXE和DLL两个的结果是相等的，无法正确判断

然后我们就要借助于

刚刚说到的另一个重要的参数

OptionalHeader里面的ImageBase

从定义上可以看出，这个值是文件首选的在内存中加载的地址

DLL的这个值默认为0x10000000

而对于应用EXE来说，它则是0x00400000

所以我们可以通过判断ImageBase的值是否为的值是0x10000000，区分OCX和DLL文件

如果不是DLL或者OCX

直接判断ImageBase的值是否为0x00400000，判断文件是否为EXE

如果都不是，列为其他文件

 

总结一下：

读取一个文件，如果文件头的值为0x5A4D，则可以判断这是一个PE文件

将文件指针移到PE头的位置，读取这个头部的信息

读取PE头里面的IMAGE_FILE_HEADER 结构体的Characteristics

判断Characteristics与IMAGE_FILE_DLL做'&'运算的结果是否为IMAGE_FILE_DLL

再判断ImageBase的值是否为0x10000000，区分OCX和DLL文件

判断ImageBase的值是否为0x00400000，判断文件是否为EXE

 

P.S

这里要说一下，实际上，即使同为DLL或者同为EXE程序，每个程序的实际参数都是不一定的，都是可以改变的

比如来自小甲鱼PE详解的这段话：

即使同为EXE文件，是运行在64位还是32位操作系统上，也会使其中参数不一（这里一下想不起来是哪几个参数了）

即使同为DLL文件，他的ImageBase字段也有可能不一致，刚刚也说了，以上实验用作判断的ImageBase的值是“默认”的时候的值

因此，以上的判断方法，仅仅是针对普遍的EXE、DLL和其他PE文件而言

并不能保证正确判断、区分所有的PE文件

但是没有找到一个更好的方法，如果有错误或者可以改进的地方，还希望指出

 

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2.代码实现

 

这里根据实验04的代码进行了一点修改，依然采取在生成的可执行文件所在的目录下遍历的方式

 

// EX06.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include "pch.h"
#include
#include
#include
#include

#define OtherPE 3
#define isDLL 2
#define isEXE 1
#define NotPE 0

using namespace std;

int myCheck(char *FilePath)
{
	//用于读取IMAGE_DOS_HEADER信息
	IMAGE_DOS_HEADER myDosHeader;
	HANDLE hFile = CreateFile(
		FilePath,
		GENERIC_READ,
		FILE_SHARE_READ,
		NULL,
		OPEN_EXISTING,
		FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
		NULL
	);
	DWORD readSize = 0;
	//将信息读入IMAGE_DOS_HEADER
	ReadFile(hFile, &myDosHeader, sizeof(myDosHeader), &readSize, NULL);

	//判断头部是否为0x5A4D，即MZ
	if (myDosHeader.e_magic == 0x5A4D)
	{
		IMAGE_NT_HEADERS myNtHeaders;
		readSize = 0;
		//如果是，将指针设置到PE文件头的位置
		SetFilePointer(hFile, myDosHeader.e_lfanew, NULL, FILE_BEGIN);
		//读取PE文件头
		ReadFile(hFile, &myNtHeaders, sizeof(myNtHeaders), &readSize, NULL);
		CloseHandle(hFile);

		//判断是否为DLL
		if ((myNtHeaders.FileHeader.Characteristics & IMAGE_FILE_DLL) == IMAGE_FILE_DLL)
		{
			if (myNtHeaders.OptionalHeader.ImageBase == 1)//0x10000000
			{
				return isDLL;
			}
			return OtherPE;//OCX
		}
		//判断是否为EXE
		else if (myNtHeaders.OptionalHeader.ImageBase == 0x00400000)
		{
			return isEXE;
		}
		//其他PE
		else
		{
			return OtherPE;
		}
	}

	CloseHandle(hFile);
	return NotPE;
}

int main()
{
	WIN32_FIND_DATA stFindFile;
	HANDLE hFindFile;
	char *szFilter = (char *)"*.*";   // 所有类型的文件
	char szCheckFile[MAX_PATH];  // 保存检测的文件的路径
	char szSearch[MAX_PATH];    // 保存完整筛选路径
	int ret = 0;                // 搜索的返回值
	char directory[256];//保存目录值

	//获取当前目录
	GetCurrentDirectory(256, directory);

	lstrcpy(szCheckFile, directory);//存入路径中
	lstrcat(szCheckFile, "\\");// 添加'\'

	lstrcpy(szSearch, directory);//存入路径中
	lstrcat(szSearch, "\\");//添加'\'
	lstrcat(szSearch, szFilter);//添加过滤条件
	hFindFile = FindFirstFile(szSearch, &stFindFile);

	if (hFindFile != INVALID_HANDLE_VALUE)
	{
		do
		{
			// 组成完整的程序的路径
			lstrcat(szCheckFile, stFindFile.cFileName);
			// 
			switch (myCheck(szCheckFile))
			{
			case isEXE:
				cout << stFindFile.cFileName << " is a EXE File" << endl;
				break;
			case isDLL:
				cout << stFindFile.cFileName << " is a DLL File" << endl;
				break;
			case OtherPE:
				cout << stFindFile.cFileName << " is not EXE or DLL but a PE File" << endl;
				break;
			default:
				cout << stFindFile.cFileName << " is not a PE File" << endl;
				break;

			}

			// 重置文件路径
			// 这里不重置szCheckFile里的值，接下来会出错
			lstrcpy(szCheckFile, directory);
			lstrcat(szCheckFile, "\\");
			ret = FindNextFile(hFindFile, &stFindFile);
		} while (ret != 0);
	}

	FindClose(hFindFile);
	system("pause");
	return 0;


}

 

 

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3.实验结果

 

测试文件夹如下：

从系统目录随便复制了几个PE文件，和随便选择了几个其他格式文件

结果如下：

 

 

 

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