WindowsPE文件格式
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PE文件格式详解(一)基础知识什么是PE文件格式:我们知道所有文件都是一些连续(当然实际存储在磁盘上的时候不一定是连续的)的数据组织起来的,不同类型的文件肯定组织形式也各不相同;PE文件格式便是一种文件组织形式,它是32位Window系统中的可执行文件EXE以及动态连接库文件DLL的组织形式。
为什么我们双击一个EXE文件之后它就会被Window运行,而我们双击一个DOC文件就会被Word打开并显示其中的内容;这说明文件中肯定除了存在那些文件的主体内容(比如EXE文件中的代码,数据等,DOC 文件中的文件内容等)之外还存在其他一些重要的信息。
这些信息是给文件的使用者看的,比如说EXE文件的使用者就是Window,而DOC文件的使用者就是Word。
Window可以根据这些信息知道把文件加载到地址空间的那个位置,知道从哪个地址开始执行;加载到内存后如何修正一些指令中的地址等等。
那么PE文件中的这些重要信息都是由谁加入的呢?是由编译器和连接器完成的,针对不同的编译器和连接器通常会提供不同的选项让我们在编译和联结生成PE文件的时候对其中的那些Window需要的信息进行设定;当然也可以按照默认的方式编译连接生成Window中默认的信息。
例如:WindowNT默认的程序加载基址是0x40000;你可以在用VC连接生成EXE文件的时候使用选项更改这个地址值。
在不同的操作系统中可执行文件的格式是不同的,比如在Linux上就有一种流行的ELF格式;当然它是由在Linux上的编译器和连接器生成的,所以编译器、连接器是针对不同的CPU架构和不同的操作系统而涉及出来的。
在嵌入式领域中我们经常提到交叉编译器一词,它的作用就是在一种平台下编译出能在另一个平台下运行的程序;例如,我们可以使用交叉编译器在跑Linux的X86机器上编译出能在Arm上运行的程序。
程序是如何运行起来的:一个程序从编写出来到运行一共需要那些工具,他们都对程序作了些什么呢?里面都涉及哪些知识需要学习呢?先说工具:编辑器-》编译器-》连接器-》加载器;首先我们使用编辑器编辑源文件;然后使用编译器编译程目标文件OBJ,这里面涉及到编译原理的知识;连接器把OBJ文件和其他一些库文件和资源文件连接起来生成EXE文件,这里面涉及到不同的连接器的知识,连接器根据OS的需要生成EXE文件保存着磁盘上;当我们运行EXE文件的时候有Window的加载器负责把EXE文件加载到线性地址空间,加载的时候便是根据上一节中说到的PE文件格式中的哪些重要信息。
PE文件格式详解摘要Windows NT 3.1引入了一种名为PE文件格式的新可执行文件格式。
PE文件格式的规范包含在了MSDN的CD中(Specs and Strategy, Specifications, Windows NT File Format Specifications),但是它非常之晦涩。
然而这一的文档并未提供足够的信息,所以开发者们无法很好地弄懂PE格式。
本文旨在解决这一问题,它会对整个的PE文件格式作一个十分彻底的解释,另外,本文中还带有对所有必需结构的描述以及示范如何使用这些信息的源码示例。
为了获得PE文件中所包含的重要信息,我编写了一个名为PEFILE.DLL的动态链接库,本文中所有出现的源码示例亦均摘自于此。
这个DLL和它的源代码都作为PEFile示例程序的一部分包含在了CD中(译注:示例程序请在MSDN中寻找,本站恕不提供),你可以在你自己的应用程序中使用这个DLL;同样,你亦可以依你所愿地使用并构建它的源码。
在本文末尾,你会找到PEFILE.DLL的函数导出列表和一个如何使用它们的说明。
我觉得你会发现这些函数会让你从容应付PE文件格式的。
介绍Windows操作系统家族最近增加的Windows NT为开发环境和应用程序本身带来了很大的改变,这之中一个最为重大的当属PE文件格式了。
新的PE文件格式主要来自于UNIX操作系统所通用的COFF规范,同时为了保证与旧版本MS-DOS 及Windows操作系统的兼容,PE文件格式也保留了MS-DOS中那熟悉的MZ头部。
在本文之中,PE文件格式是以自顶而下的顺序解释的。
在你从头开始研究文件内容的过程之中,本文会详细讨论PE文件的每一个组成部分。
许多单独的文件成分定义都来自于Microsoft Win32 SDK开发包中的WINNT.H文件,在这个文件中你会发现用来描述文件头部和数据目录等各种成分的结构类型定义。
但是,在WINNT.H中缺少对PE文件结构足够的定义,在这种情况下,我定义了自己的结构来存取文件数据。
WindowsPE⽂件格式在PE⽂件头之前理论Windows的PE(Portable Executable)⽂件有两个头,⼀个是是Windows头,⼀个是DOS头。
在⽂件的最开始会有⼀段DOS的EXE⽂件头,来说明这个程序不可以在DOS环境下运⾏。
我们需要在DOS头+3Ch处,会有⼀个4字节的指针指向windows头。
根据+3Ch处的值,定位到Windows⽂件头可以看到"PE"两个字节,Windows头就从此处开始。
这也就是Windows EXE⽂件经常被称为PE⽂件的原因。
实践1. 在xp环境下,⽤QuickView打开⼀个EXE⽂件,观察其头部。
在00h处有两个字节4D 5A表⽰这是⼀个DOS头。
在4Eh处,有⼀个字符串This program cannot be run in DOS mode. 表明这不是⼀个DOS⽂件在3C处,有⼀个四字节指针,其值为000000D0h,颜⾊标黄,指向windows头2. 查看⽂件地址D0处的值可以看到此处的两个字节为50 45即“PE”,表⽰这个EXE⽂件是⼀个PE⽂件,从这两个字节开始才是PE的⽂件头。
PE⽂件头背景知识要了解PE⽂件头的具体内容,我们需要对Windows的内存管理,⽂件存储有⼀定的了解。
接下来做简要的说明,想要了解更详细的内容可以去学习操作系统的相关知识。
Windows通过分段以及分页两种机制管理内存和实现进程的隔离及保护。
以下说明会涉及到⼀些寄存器和⽐较抽象的概念,不懂也没有关系。
只需要知道结论,*⼀个进程的虚拟地址会经过⼀些转换成为真正的物理地址. *进程之间的虚拟地址可以相同,但相同的虚拟地址会转化成不同的物理地址。
在Windows系统中,为了向下兼容,保留了分段(section)的的机制,但是CS,DS,SS这些段地址在GDT表中的值全部为0,所以经过分段后的逻辑地址(logical address)与线性地址(linear address)是完全⼀致的,在此处不⽤过多理会。
在Windows 11 PE中,分区格式的选择对系统的稳定性和性能有很大的影响。
常见的分区格式包括FAT32、NTFS和EXT4等。
首先,FAT32格式在PE系统上通常是一个不错的选择。
它是一种文件分配表格式,具有较小的磁盘空间要求,并且操作简单。
然而,FAT32格式在处理大文件和大型硬盘驱动器时可能会遇到问题,因为它只支持最大约为4GB的文件。
对于更高级的用户,NTFS格式是一个更好的选择,因为它提供了更高的文件管理能力和安全性。
在PE系统中,使用NTFS格式可以确保数据的安全性和稳定性,并且它对大文件和大型硬盘驱动器的支持也更好。
然而,转换为NTFS格式可能会涉及一些文件重命名或复制操作,因此需要注意备份重要数据。
此外,考虑到Windows 11 PE的操作系统需求,建议选择合适的分区大小。
通常,PE系统需要至少1GB的可用空间来运行,以确保系统的稳定性和性能。
对于更大的硬盘驱动器,可以考虑使用分区工具进行分区,以便为PE系统分配足够的空间。
在选择分区格式和分区大小后,建议进行磁盘分区测试,以确保PE系统能够正常运行并满足需求。
在测试过程中,可以尝试运行不同的软件和应用程序,以检查系统的稳定性和性能。
如果发现问题,可以及时调整分区格式或分区大小,以确保系统的正常运行。
总之,在Windows 11 PE中,选择合适的分区格式和大小非常重要。
FAT32格式适合小文件和简单的需求,而NTFS格式提供了更高的文件管理能力和安全性。
根据需求和可用空间,选择合适的分区大小也很关键。
经过测试和调整后,Windows 11 PE将能够正常运行并满足您的需求。
一、PE文件结构PE文件被称为可移植的执行体是Portable Execute的全称,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),Portable 是指对于不同的Windows版本和不同的CPU类型上PE文件的格式是一样的,当然CPU不一样了,CPU指令的二进制编码是不一样的。
只是文件中各种东西的布局是一样的。
在下面关于结构的定义中,WORD 表示变量大小为2个字节,DWORD表示变量大小是4个字节。
1.1 PE文件的结构PE文件有着固定的结构,分为五个部分,如下:1:DOS MZ Header(DOS文件头) 一个IMAGE_DOS_HEADER结构,大小为64字节。
2:DOS Stub(DOS加载模块) 没有固定大小。
3:PE Header(PE文件头)一个IMAGE_NT_HEADERS结构,大小为248字节。
4:Section Table(节表)一个IMAGE_SECTION_HEADER结构数组,数组大小依据节而定,如果PE文件有5个节,则数组大小为5。
5:Sections(节或段)没有固定大小,可以有多个节。
1.2 DOS文件头和DOS加载模块PE文件的一二部分完全是为了程序能在DOS运行下时给出一个提示。
IMAGE_DOS_HEADER结构的定义如下:Typedef struct IMAGE_DOS_HEADER{WORD e_magic; // 魔术数字WORD e_cblp; // 文件最后页的字节数WORD e_cp; // 文件页数WORD e_crlc; // 重定义元素个数WORD e_cparhdr; // 头部尺寸,以段落为单位WORD e_minalloc; // 所需的最小附加段WORD e_maxalloc; // 所需的最大附加段WORD e_ss; // 初始的SS值(相对偏移量)WORD e_sp; // 初始的SP值WORD e_csum; // 校验和WORD e_ip; // 初始的IP值WORD e_cs; // 初始的CS值(相对偏移量)WORD e_lfarlc; // 重分配表文件地址WORD e_ovno; // 覆盖号WORD e_res[4]; // 保留字WORD e_oemid; // OEM标识符(相对e_oeminfo)WORD e_oeminfo; // OEM信息WORD e_res2[10]; // 保留字LONG e_lfanew; // 新exe头部的文件地址} IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;DOS文件头和DOS加载模块在 Windows下几乎已经没有什么作用了。
一、前言(Preface)------------------PE(“portable executable”,可移植的可执行文件)文件格式,是微软WindwosNT,Windows95和Win32子集①中的可执行的二进制文件的格式;在WindowsNT中,驱动程序也是这种格式。
它还能被应用于各种目标文件②和库文件中。
这种文件格式是由微软设计的,并于1993年被TIS(tool interface standard,工具接口标准)委员会(由Microsoft,Intel,Borland,Watcom,IBM,等等组成)所批准,它明显的基于COFF文件格式的许多知识。
COFF(“common object file fromat”,通用目标文件格式)是应用于好几种UNIX系统③和VMS④系统中的目标文件和可执行文件的格式。
Win32 SDK⑤中包含一个名叫<winnt.h>的头文件,其中含有很多用于PE格式的#define和typedef定义。
我将逐步地提到其中的很多结构成员名字和#define定义。
你也可能发现DLL文件“imagehelp.dll”很有用途,它是WindowNT的一部分,但其书面文件却很缺乏。
它的一些功用在“Developer Network”(开发者网络)中有所描述。
二、总览(General Layout)-------------------------在一个PE文件的开始处,我们会看到一个MS-DOS可执行体(英语叫“stub”,意为“根,存根”);它使任何PE文件都是一个有效的MS-DOS可执行文件。
在DOS-根之后是一个32位的签名以及魔数0x00004550 (IMAGE_NT_SIGNATURE)(意为“NT签名”,也就是PE签名;十六进制数45和50分别代表ASCII码字母E和P----译者注)。
之后是文件头(按COFF格式),用来说明该二进制文件将运行在何种机器之上、分几个区段、链接的时间、是可执行文件还是DLL、等等。
PE文件格式详解(上)Windows NT 3.1引入了一种名为PE文件格式的新可执行文件格式。
PE文件格式的规范包含在了MSDN的CD 中(Specs and Strategy, Specifications, Windows NT File Format Specifications),但是它非常之晦涩。
然而这一的文档并未提供足够的信息,所以开发者们无法很好地弄懂PE格式。
本文旨在解决这一问题,它会对整个的PE文件格式作一个十分彻底的解释,另外,本文中还带有对所有必需结构的描述以及示范如何使用这些信息的源码示例。
为了获得PE文件中所包含的重要信息,我编写了一个名为PEFILE.DLL的动态链接库,本文中所有出现的源码示例亦均摘自于此。
这个DLL和它的源代码都作为PEFile示例程序的一部分包含在了CD中(译注:示例程序请在MSDN 中寻找,本站恕不提供),你可以在你自己的应用程序中使用这个DLL;同样,你亦可以依你所愿地使用并构建它的源码。
在本文末尾,你会找到PEFILE.DLL的函数导出列表和一个如何使用它们的说明。
我觉得你会发现这些函数会让你从容应付PE文件格式的。
介绍Windows操作系统家族最近增加的Windows NT为开发环境和应用程序本身带来了很大的改变,这之中一个最为重大的当属PE文件格式了。
新的PE文件格式主要来自于UNIX 操作系统所通用的COFF规范,同时为了保证与旧版本MS-DOS及Windows操作系统的兼容,PE文件格式也保留了MS-DOS中那熟悉的MZ头部。
在本文之中,PE文件格式是以自顶而下的顺序解释的。
在你从头开始研究文件内容的过程之中,本文会详细讨论PE文件的每一个组成部分。
许多单独的文件成分定义都来自于Microsoft Win32 SDK开发包中的WINNT.H文件,在这个文件中你会发现用来描述文件头部和数据目录等各种成分的结构类型定义。
但是,在WINNT.H中缺少对PE文件结构足够的定义,在这种情况下,我定义了自己的结构来存取文件数据。