驱动开发：内核解析PE结构节表
在笔者上一篇文章《驱动开发：内核解析PE结构导出表》介绍了如何解析内存导出表结构，本章将继续延申实现解析PE结构的PE头，PE节表等数据，总体而言内核中解析PE结构与应用层没什么不同，在上一篇文章中LyShark封装实现了KernelMapFile()内存映射函数，在之后的章节中这个函数会被多次用到，为了减少代码冗余，后期文章只列出重要部分，读者可以自行去前面的文章中寻找特定的片段。
Windows NT 系统中可执行文件使用微软设计的新的文件格式，也就是至今还在使用的PE格式，PE文件的基本结构如下图所示：
在PE文件中,代码,已初始化的数据,资源和重定位信息等数据被按照属性分类放到不同的Section(节区/或简称为节)中,而每个节区的属性和位置等信息用一个IMAGE_SECTION_HEADER结构来描述,所有的IMAGE_SECTION_HEADER结构组成了一个节表(Section Table),节表数据在PE文件中被放在所有节数据的前面.
上面PE结构图中可知PE文件的开头部分包括了一个标准的DOS可执行文件结构，这看上去有些奇怪，但是这对于可执行程序的向下兼容性来说却是不可缺少的，当然现在已经基本不会出现纯DOS程序了，现在来说这个IMAGE_DOS_HEADER结构纯粹是历史遗留问题。
DOS头结构解析： PE文件中的DOS部分由MZ格式的文件头和可执行代码部分组成，可执行代码被称为DOS块(DOS stub)，MZ格式的文件头由IMAGE_DOS_HEADER结构定义，在C语言头文件winnt.h中有对这个DOS结构详细定义,如下所示：
typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER {
WORD e_magic; // DOS的头部
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; // 指向了PE文件的开头(重要)
} IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;
在DOS文件头中，第一个字段e_magic被定义为MZ,标志着DOS文件的开头部分,最后一个字段e_lfanew则指明了PE文件的开头位置，现在来说除了第一个字段和最后一个字段有些用处，其他字段几乎已经废弃了，这里附上读取DOS头的代码。
void DisplayDOSHeadInfo(HANDLE ImageBase)
{
PIMAGE_DOS_HEADER pDosHead = NULL;
pDosHead = (PIMAGE_DOS_HEADER)ImageBase;
printf("DOS头： %x\n", pDosHead->e_magic);
printf("文件地址： %x\n", pDosHead->e_lfarlc);
printf("PE结构偏移： %x\n", pDosHead->e_lfanew);
}
PE头结构解析： 从DOS文件头的e_lfanew字段向下偏移003CH的位置，就是真正的PE文件头的位置，该文件头是由IMAGE_NT_HEADERS结构定义的，定义结构如下：
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
DWORD Signature; // PE文件标识字符
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;
如上PE文件头的第一个DWORD是一个标志，默认情况下它被定义为00004550h也就是P,E两个字符另外加上两个零，而大部分的文件属性由标志后面的IMAGE_FILE_HEADER和IMAGE_OPTIONAL_HEADER32结构来定义，我们继续跟进IMAGE_FILE_HEADER这个结构：
typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
WORD Machine; // 运行平台
WORD NumberOfSections; // 文件的节数目
DWORD TimeDateStamp; // 文件创建日期和时间
DWORD PointerToSymbolTable; // 指向符号表(用于调试)
DWORD NumberOfSymbols; // 符号表中的符号数量
WORD SizeOfOptionalHeader; // IMAGE_OPTIONAL_HANDLER32结构的长度
WORD Characteristics; // 文件的属性 exe=010fh dll=210eh
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
继续跟进 IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 结构，该结构体中的数据就丰富了，重要的结构说明经备注好了：
typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
WORD Magic;
BYTE MajorLinkerVersion; // 连接器版本
BYTE MinorLinkerVersion;
DWORD SizeOfCode; // 所有包含代码节的总大小
DWORD SizeOfInitializedData; // 所有已初始化数据的节总大小
DWORD SizeOfUninitializedData; // 所有未初始化数据的节总大小
DWORD AddressOfEntryPoint; // 程序执行入口RVA
DWORD BaseOfCode; // 代码节的起始RVA
DWORD BaseOfData; // 数据节的起始RVA
DWORD ImageBase; // 程序镜像基地址
DWORD SectionAlignment; // 内存中节的对其粒度
DWORD FileAlignment; // 文件中节的对其粒度
WORD MajorOperatingSystemVersion; // 操作系统主版本号
WORD MinorOperatingSystemVersion; // 操作系统副版本号
WORD MajorImageVersion; // 可运行于操作系统的最小版本号
WORD MinorImageVersion;
WORD MajorSubsystemVersion; // 可运行于操作系统的最小子版本号
WORD MinorSubsystemVersion;
DWORD Win32VersionValue;
DWORD SizeOfImage; // 内存中整个PE映像尺寸
DWORD SizeOfHeaders; // 所有头加节表的大小
DWORD CheckSum;
WORD Subsystem;
WORD DllCharacteristics;
DWORD SizeOfStackReserve; // 初始化时堆栈大小
DWORD SizeOfStackCommit;
DWORD SizeOfHeapReserve;
DWORD SizeOfHeapCommit;
DWORD LoaderFlags;
DWORD NumberOfRvaAndSizes; // 数据目录的结构数量
IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;
IMAGE_DATA_DIRECTORY数据目录列表，它由16个相同的IMAGE_DATA_DIRECTORY结构组成，这16个数据目录结构定义很简单仅仅指出了某种数据的位置和长度，定义如下：
typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
DWORD VirtualAddress; // 数据起始RVA
DWORD Size; // 数据块的长度
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;
上方的结构就是PE文件的重要结构，接下来将通过编程读取出PE文件的开头相关数据，读取这些结构也非常简单代码如下所示。
// 署名权
// right to sign one's name on a piece of work
// PowerBy: LyShark
// Email: me@lyshark.com
NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
DbgPrint("hello lyshark.com \n");
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
HANDLE hFile = NULL;
HANDLE hSection = NULL;
PVOID pBaseAddress = NULL;
UNICODE_STRING FileName = { 0 };
// 初始化字符串
RtlInitUnicodeString(&FileName, L"\\??\\C:\\Windows\\System32\\ntdll.dll");
// 内存映射文件
status = KernelMapFile(FileName, &hFile, &hSection, &pBaseAddress);
if (!NT_SUCCESS(status))
{
return 0;
}
// 获取PE头数据集
PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)pBaseAddress;
PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeaders = (PIMAGE_NT_HEADERS)((PUCHAR)pDosHeader + pDosHeader->e_lfanew);
PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = &pNtHeaders->FileHeader;
DbgPrint("运行平台: %x\n", pFileHeader->Machine);
DbgPrint("节区数目: %x\n", pFileHeader->NumberOfSections);
DbgPrint("时间标记: %x\n", pFileHeader->TimeDateStamp);
DbgPrint("可选头大小 %x\n", pFileHeader->SizeOfOptionalHeader);
DbgPrint("文件特性: %x\n", pFileHeader->Characteristics);
DbgPrint("入口点： %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.AddressOfEntryPoint);
DbgPrint("镜像基址： %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.ImageBase);
DbgPrint("镜像大小： %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.SizeOfImage);
DbgPrint("代码基址： %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.BaseOfCode);
DbgPrint("区块对齐： %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.SectionAlignment);
DbgPrint("文件块对齐： %p\n", pNtHeaders->OptionalHeader.FileAlignment);
DbgPrint("子系统： %x\n", pNtHeaders->OptionalHeader.Subsystem);
DbgPrint("区段数目： %d\n", pNtHeaders->FileHeader.NumberOfSections);
DbgPrint("时间日期标志： %x\n", pNtHeaders->FileHeader.TimeDateStamp);
DbgPrint("首部大小： %x\n", pNtHeaders->OptionalHeader.SizeOfHeaders);
DbgPrint("特征值： %x\n", pNtHeaders->FileHeader.Characteristics);
DbgPrint("校验和： %x\n", pNtHeaders->OptionalHeader.CheckSum);
DbgPrint("可选头部大小： %x\n", pNtHeaders->FileHeader.SizeOfOptionalHeader);
DbgPrint("RVA 数及大小： %x\n", pNtHeaders->OptionalHeader.NumberOfRvaAndSizes);
ZwUnmapViewOfSection(NtCurrentProcess(), pBaseAddress);
ZwClose(hSection);
ZwClose(hFile);
Driver->DriverUnload = UnDriver;
return STATUS_SUCCESS;
}
运行如上这段代码，即可解析出ntdll.dll模块的核心内容，如下图所示；
接着来实现解析节表，PE文件中的所有节的属性定义都被定义在节表中，节表由一系列的IMAGE_SECTION_HEADER结构排列而成，每个结构邮过来描述一个节，节表总被存放在紧接在PE文件头的地方，也即是从PE文件头开始偏移为00f8h的位置处，如下是节表头部的定义。
typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
BYTE Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];
union {
DWORD PhysicalAddress;
DWORD VirtualSize; // 节区尺寸
} Misc;
DWORD VirtualAddress; // 节区RVA
DWORD SizeOfRawData; // 在文件中对齐后的尺寸
DWORD PointerToRawData; // 在文件中的偏移
DWORD PointerToRelocations; // 在OBJ文件中使用
DWORD PointerToLinenumbers;
WORD NumberOfRelocations;
WORD NumberOfLinenumbers;
DWORD Characteristics; // 节区属性字段
} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;
解析节表也很容易实现，首先通过pFileHeader->NumberOfSections获取到节数量，然后循环解析直到所有节输出完成，这段代码实现如下所示。
// 署名权
// right to sign one's name on a piece of work
// PowerBy: LyShark
// Email: me@lyshark.com
NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
DbgPrint("hello lyshark.com \n");
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
HANDLE hFile = NULL;
HANDLE hSection = NULL;
PVOID pBaseAddress = NULL;
UNICODE_STRING FileName = { 0 };
// 初始化字符串
RtlInitUnicodeString(&FileName, L"\\??\\C:\\Windows\\System32\\ntdll.dll");
// 内存映射文件
status = KernelMapFile(FileName, &hFile, &hSection, &pBaseAddress);
if (!NT_SUCCESS(status))
{
return 0;
}
// 获取PE头数据集
PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)pBaseAddress;
PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeaders = (PIMAGE_NT_HEADERS)((PUCHAR)pDosHeader + pDosHeader->e_lfanew);
PIMAGE_SECTION_HEADER pSection = IMAGE_FIRST_SECTION(pNtHeaders);
PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = &pNtHeaders->FileHeader;
DWORD NumberOfSectinsCount = 0;
// 获取区块数量
NumberOfSectinsCount = pFileHeader->NumberOfSections;
DWORD64 *difA = NULL; // 虚拟地址开头
DWORD64 *difS = NULL; // 相对偏移(用于遍历)
difA = ExAllocatePool(NonPagedPool, NumberOfSectinsCount*sizeof(DWORD64));
difS = ExAllocatePool(NonPagedPool, NumberOfSectinsCount*sizeof(DWORD64));
DbgPrint("节区名称 相对偏移\t虚拟大小\tRaw数据指针\tRaw数据大小\t节区属性\n");
for (DWORD temp = 0; temp<NumberOfSectinsCount; temp++, pSection++)
{
DbgPrint("%10s\t 0x%x \t 0x%x \t 0x%x \t 0x%x \t 0x%x \n",
pSection->Name, pSection->VirtualAddress, pSection->Misc.VirtualSize,
pSection->PointerToRawData, pSection->SizeOfRawData, pSection->Characteristics);
difA[temp] = pSection->VirtualAddress;
difS[temp] = pSection->VirtualAddress - pSection->PointerToRawData;
}
ZwUnmapViewOfSection(NtCurrentProcess(), pBaseAddress);
ZwClose(hSection);
ZwClose(hFile);
Driver->DriverUnload = UnDriver;
return STATUS_SUCCESS;
}
运行驱动程序，即可输出ntdll.dll模块的节表信息，如下图；
