PE文件详解（六）

这篇文章转载自小甲鱼的PE文件详解系列原文传送门
之前简单提了一下节表和数据目录表，那么他们有什么区别？
其实这些东西都是人为规定的，一个数据在文件中或者在内存中的位置基本是固定的，通过数据目录表进行索引和通过节表进行索引都是可以找到的，也可以这么说，同一个数据在节表和数据目录表中都有一份索引值，那么这两个表有什么区别？一般将具有相同属性的值放到同一个节区中，这也就是说同一个节区的值只是保护属性相同，但是他们的用途不一定是一样的，但是在同一数据目录表中的数据的作用是相同的，比如输入函数表中只会保存输入函数的相关信息，输出函数表中只会保存输出函数的信息，而输入输出函数在PE文件中可能都位于.text这个节中。

输入函数表

输入函数：一般将那些在本程序中调用，但是它的代码不在本程序中的函数称为输入函数，输入函数一般都在另外一个独立的dll中。
在之前谈到PE头的时候说到，在PE头中有一个结构是数据目录表，它的结构如下：

IMAGE_DATA_DIRECTORY STRUCT
      VirtualAddress    DWORD       ?   ; 数据的起始RVA
      isize             DWORD       ?   ; 数据块的长度
IMAGE_DATA_DIRECTORY ENDS

这个结构大小为8，相对于PE文件头的偏移为0x78。
在PE文件中，通过一个数组来保存多个数据目录表的信息，而输入函数表则是这个数组的第二个元素。
而输入表是以一个 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR(简称IID) 的数组开始。
每个被 PE文件链接进来的 DLL文件都分别对应一个 IID数组结构。
在这个 IID数组中，并没有指出有多少个项(就是没有明确指明有多少个链接文件)，但它最后是以一个全为NULL(0) 的 IID 作为结束的标志。

IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR

IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR STRUCT 
    union 
        Characteristics           DWORD   ? 
        OriginalFirstThunk        DWORD   ? 
    ends 
    TimeDateStamp                 DWORD   ? 
    ForwarderChain                DWORD   ? 
    Name                          DWORD   ? 
    FirstThunk                    DWORD   ?
IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR ENDS

OriginalFirstThunk

它指向first thunk，IMAGE_THUNK_DATA，该 thunk 拥有 Hint 和 Function name 的地址。

TimeDateStamp

该字段可以忽略。如果那里有绑定的话它包含时间/数据戳（time/data stamp）。如果它是0，就没有绑定在被导入的DLL中发生。
在最近，它被设置为0xFFFFFFFF以表示绑定发生。

ForwarderChain

一般情况下我们也可以忽略该字段。在老版的绑定中，它引用API的第一个forwarder chain（传递器链表）。
它可被设置为0xFFFFFFFF以代表没有forwarder。

Name

它表示DLL 名称的相对虚地址（译注：相对一个用null作为结束符的ASCII字符串的一个RVA，该字符串是该导入DLL文件的名称。
如：KERNEL32.DLL）。

FirstThunk

它包含由IMAGE_THUNK_DATA定义的 first thunk数组的虚地址，通过loader用函数虚地址初始化thunk。
在Orignal First Thunk缺席下，它指向first thunk：Hints和The Function names的thunks。
这个OriginalFirstThunk 和 FirstThunk明显是亲家，两家伙首先名字就差不多哈。那他们有什么不可告人的秘密呢？

IMAGE_THUNK_DATA STRUC
    union u1
        ForwarderString      DWORD  ?        ; 指向一个转向者字符串的RVA
        Function             DWORD  ?        ; 被输入的函数的内存地址
        Ordinal              DWORD  ?        ; 被输入的API 的序数值
        AddressOfData        DWORD  ?        ; 指向 IMAGE_IMPORT_BY_NAME
    ends
IMAGE_THUNK_DATA ENDS

我们可以看出由于是union结构，所以IMAGE_THUNK_DATA 事实上是4个字节大小。
这个共用体是怎么使用的呢：
当 IMAGE_THUNK_DATA 值的最高位为 1时，表示函数以序号方式输入，这时候低 31位被看作一个函数序号。
当 IMAGE_THUNK_DATA 值的最高位为 0时，表示函数以字符串类型的函数名方式输入，这时双字的值是一个 RVA，指向一个 IMAGE_IMPORT_BY_NAME 结构。
接下来说明IMAGE_IMPORT_BY_NAME 结构：

IMAGE_IMPORT_BY_NAME STRUCT
    Hint      WORD      ? 
    Name      BYTE      ?
IMAGE_IMPORT_BY_NAME ENDS

结构中的 Hint 字段也表示函数的序号，不过这个字段是可选的，有些编译器总是将它设置为 0。
Name 字段定义了导入函数的名称字符串，这是一个以 0 为结尾的字符串。

输入函数表的加载

从上面的图上来看，OriginalFirstThunk与FirstThunk指向的是同一个数据结构，在PE文件中既可以通过OriginalFirstThunk来找到函数名，也可以通过FirstThunk来找到函数名，为什么会出现两个指针指向同一个数据结构的现象呢，其实这个与PE文件的加载有关
第一个数组（由 OriginalFirstThunk 所指向）是单独的一项，而且不能被改写，我们前边称为 INT。
第二个数组（由 FirstThunk 所指向）事实上是由 PE 装载器重写的。
PE 装载器首先搜索 OriginalFirstThunk ，找到之后加载程序迭代搜索数组中的每个指针，找到每个 IMAGE_IMPORT_BY_NAME 结构所指向的输入函数的地址，然后加载器用函数真正入口地址来替代由 FirstThunk 数组中的一个入口，也就是说此时的FirstThunk 不在指向这个INAGE_IMPORT_BY_NAME结构，而是真实的函数的RVA。因此我们称为输入地址表（IAT）。
所以，当我们的 PE 文件装载内存后准备执行时，刚刚的图就会转化为下图：

实验操作

我们来编译一个具体的程序，源代码如下:

#include <windows.h>

int WINAPI WinMain( HINSTANCE hInstance, 
                   HINSTANCE hPrevInstance, 
                   PSTR szCmdLine, 
                   int iCmdShow
                   )
{
      MessageBox( NULL, TEXT("Hello, welcome to Fishc.com!"), 
                  TEXT("Welcome!"), MB_OKCANCEL | MB_OK
                  );

      return 0;
}

这个程序就是弹出一个MessageBox，通过W32Dasm静态反汇编发现MessageBox函数所在地址应该在0x0042A2AC

在数据目录表中根据OriginalFirstThunk 项获取函数名称

用UE打开这个PE文件，发现输入函数表的RVA = 0x0002A000

在节表中查询发现它是在.idata这个节中

通过之前说的公式，可以得到，这个RVA在文件中的偏移地址为0x0002A000 - 0x0002A000 + 0x00028000 = 0x00028000读取在这个位置的信息发现，OriginalFirstThunk = 0x0002A15C，这个偏移，发现它仍然在这个节中，通过上述公式计算得出，他在文件中的偏移地址为:0x0002815C

从这个位置得到的值来看，它的最高值为0，也就是IMAGE_THUNK_DATA保存的是函数名的字符串，字符串的RVA为0x0002A2DC，通过计算得到它在文件中的偏移为:0x000282DC.

从图上可以看出这个地址所对应的值正好是函数的名称MessgeBoxA

通过FirstThunk成员找到函数名称

首先根据PE文件的内容，可以知道，输入函数表在PE文件的偏移为0x00028000，而根据这个结构来看，FirstThunk在x00028000 + 16 = 0x00028010的位置，在这位置，我们发现它里面的值为0x0002A2AC

计算得到在磁盘中的偏移为0x000282AC，在PE文件中这个值为0x0002A2DC，它的最高位仍然为0，也就是说这个地址保存的内容为函数名称。
另外我们发现这个值与之前用OriginalFirstThunk 寻址到的函数名称所在RVA一样，也就是说到此成功找到函数名称

查找函数在内存的偏移地址

根据上面所说的内容，只有当这个PE文件被加载到内存中，PE加载器才会将IMAGE_IMPORT_BY_NAME
结构中的值替换为对应函数的地址，所以要查找函数的地址就需要先将PE文件加载到内存，然后再将内存中的数据抓取下来，最后再来分析得出这个函数的偏移地址。
其实这个工作可以由lordPE工具来帮忙完成。首先是启动程序，然后打开lordPE，找到程序的进程，然后选择dump full抓取全部即可

这样会生成一个dump文件，分析这个文件，就可以得出相应的内容：
由于这个是内存镜像的拷贝，所以在这在内存中的RVA就是在文件中的偏移。
首先得到导入表的偏移为0x0002a000，这个值里面存储的值为0x0002A15C，这个值是OriginalFirstThunk的值，通过这个值找到对应的IMAGE_THUNK_DATA地址：0x0002A2DC
我们发现这个值得高地址为是0，那么它所指向的应该就是函数名称，我们寻址到这个地址，发现它正好是函数名称

接下来，再来解析函数地址，在0x0002a010中找到对应的FirstThunk值，这个值为0x0002A2AC，它是指向一个IMAGE_THUNK_DATA结构，在这个地址处，发现它的值为0x77D507EA，这个值的最高位为1，所以它对应的是一个函数地址，它的低32位是一个函数编号，此时0x0002A2AC指向的不在是一个IMAGE_IMPORT_BY_NAME结构，而是函数地址的偏移，而这个程序是由VC6.0编译而成，VC6默认的加载地址为0x00400000，所以基址 + 偏移地址就是函数的正确地址，也就是0x0042A2AC，与之前用静态反汇编得到的值相同