JIURL PE 格式学习总结（三）-- PE文件中的输入函数
作者: JIURL
主页: http://jiurl.yeah.net/
日期: 2003-4-24
关于输入部分，我们将详细介绍关于输入函数的各种结构，通过一个例子来说明输入函数及其相关结构是怎么放在PE文件中的。以及如何在PE文件中找到这些东西。一 找到输入部分在文件中位置。
1.1 得到PE Header在文件中的位置。
通过DOS Header结构的成员e_lfanew，可以确定PE Header的在文件中的位置。
1.2 得到文件中节的数目。
确定PE Header的在文件中的位置之后，就可以确定PE Header中的成员FileHeader和成员OptionalHeader在文件中的位置。根据 FileHeader 中的 成员NumberOfSections 的值，就可以确定文件中节的数目，也就是节表数组中元素的个数。
1.3 得到节表在文件中的位置。
PE Header在文件中的位置加上PE Header结构的大小就可以得到节表在文件中的开始位置。PE Header结构的大小可以由Signature的大小加上FileHeader的大小再加上FileHeader中的SizeOfOptionalHeade来确定。其实到目前为止SizeOfOptionalHeade也就是结构Optional Header的大小也是固定的,所以整个PE Header结构的大小也是固定。不过为了安全起见，还是用Signature的大小加上FileHeader的大小再加上FileHeader中的SizeOfOptionalHeade来确定比较保险。
1.4 得到输入部分在文件中的位置。
第1.2步中我们确定了文件中节的数目，第1.3步中我们确定了节表在文件中的位置。
现在来确定输入部分在文件中的位置。
取得PE Header中的Optional Header中的DataDirectory数组中的第二项，
也就是输入部分项。DataDirectory[]数组的每项都是IMAGE_DATA_DIRECTORY结构，该结构定义如下。
typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
DWORD VirtualAddress;
DWORD Size;
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;
取得DataDirectory数组中的第二项中的成员VirtualAddress的值。这个值就是在内存中资源节的RVA。
如果这个RVA的值为0表示这个PE文件中没有输入部分。
然后根据节的数目，遍历节表数组。也就是从0到(节表数-1)的每一个节表项。
每个节在内存中的RVA的范围是从该节表项的成员VirtualAddress字段的值开始（包括这个值），
到VirtualAddress+Misc.VirtualSize的值结束（不包括这个值）。
我们遍历整个节表，看我们取得的输入部分的RVA，在哪个节表项的RVA范围之内。
如果在范围之内，就找到了输入部分所在节的节表项。
这个节表项中的 PointerToRawData 中的值，就是输入部分所在节在文件中的位置。这个节表项中的VirtualAddress 中的值，就是输入部分所在节在内存中的RVA。用输入部分的RVA减去输入部分所在节的RVA,就可以得到输入部分在该节内偏移。用这个偏移加上该节的在文件中的位置，就可以得到输入部分在文件中的位置。即DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT].VirtualAddress - SectionTable[i].VirtualAddress + SectionTable[i].PointerToRawData 。
这样我们就得到了输入部分在文件中开始的位置。
二 PE文件中的输入部分。
输入部分，如果要调用别的PE文件中的输出函数，需要那些东西呢？首先需要知道所需函数在哪个文件中，比如函数 NtRaiseHardError 就在PE文件 ntdll.dll 中。所以我们需要一个文件名。而如何找到某个函数的入口地址呢，我们还需要知道该函数的函数名，或者改函数的序号，通过这两者的任一种，我们就可以找到该函数的入口地址（如果不知道为什么，请看 JIURL PE 格式学习总结（二）-- PE文件中的输出函数）。所以我们还需要函数名或者序号，这两者之一。PE文件的输入部分，有这些内容。我们还可以想到，当一个PE文件被执行的时候，它会把所用的输入函数所在的每一个文件载入内存，并且，根据函数名或者序号，获得每一个输入函数的入口地址，存放起来，在程序执行的时候使用。还有就是，一个可执行文件一般都使用好几个PE文件（通常是dll）的输出函数。所以需要有多个dll（就说成dll吧，提供输出函数的PE文件差不多都是dll，下面就按dll说）的相关信息。
前面我们已经得到了输入部分在文件中开始的位置，在输入部分的最开始，是一个IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR 结构数组，这个数组的最后一个元素内容全为空，标示着这个数组的结束，这个数组的每个元素，保存着一个dll的相关信息。紧跟着这个IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR数组的是几个紧挨着的DWORD数组， 数组的每个元素存有函数名字符串的RVA，或者直接保存序号，每个数组的最后一项为空，标示结束。这几个数组之后，紧跟着的是dll名字的字符串和各个输入函数名结构。
IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR 结构在WINNT.H中定义如下。
typedef struct _IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR {
union {
DWORD Characteristics; // 0 for terminating null import descriptor
DWORD OriginalFirstThunk; // RVA to original unbound IAT (PIMAGE_THUNK_DATA)
};
DWORD TimeDateStamp; // 0 if not bound,
// -1 if bound, and real date\time stamp
// in IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BOUND_IMPORT (new BIND)
// O.W. date/time stamp of DLL bound to (Old BIND)
DWORD ForwarderChain; // -1 if no forwarders
DWORD Name;
DWORD FirstThunk; // RVA to IAT (if bound this IAT has actual addresses)
} IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR;
这个结构长度为20个字节，共有5个字段。
各字段含义如下：
OriginalFirstThunk：（在WINNT.H中Characteristics这个叫法已经不对了）这里实际上保存着一个RVA，这个RVA指向一个DWORD数组，这个数组可以叫做输入查询表。每个数组元素，或者叫一个表项，保存着一个指向函数名的RVA或者保存着一个函数的序号。
TimeDateStamp：当这个值为0的时候，表明还没有bind。不为0的话，表示已经bind过了。有关bind的内容后面介绍。
ForwarderChain：
Name：一个RVA，这个RVA指向一个ascii以空字符结束的字符串，这个字符串就是本结构对应的dll文件的名字。
FirstThunk：一个RVA,这个RVA指向一个DWORD数组，这个数组可以叫输入地址表。如果bind了的话，这个数组的每个元素，就是一个输入函数的入口地址。
输入查询表，就是OriginalFirstThunk所指向的那个DWORD数组，它的每一个元素是一个DWORD值，当最高位为1时，低31位中的值，就是一个序号。当最高位为0时，这个元素的值就是一个指向一个输入函数名结构的RVA。这个数组的最后一个元素值为空，表示数组的结束。
输入函数名结构，在WINNT.H中定义如下。
typedef struct _IMAGE_IMPORT_BY_NAME {
WORD Hint;
BYTE Name[1];
} IMAGE_IMPORT_BY_NAME, *PIMAGE_IMPORT_BY_NAME;
这个结构的长度不定，有两个成员。第一个成员是一个WORD类型，长2个字节，保存着输入函数的序号。第二个成员是一个ascii字符串，这个字符串是输入函数的名字。为了保证字对齐，可能会在ascii结束符\0之后再填充一个\0。比如，1b 01 4e 74 54 65 72 6d 69 6e 61 74 65 50 72 6f 63 65 73 73 00 00 ，如果不填充最后一个00的话，长度为21个字节，不是字对齐。所以要填充一个00。
输入地址表，就是FirstThunk所指向的那个DWORD数组，它的每一个元素是一个DWORD值。如果程序已经bind了的话，（判断依据是TimeDateStamp，TimeDateStamp为0则没有bind）那么这里的每个元素的值，就是一个输入函数的入口地址。如果没有bind的话，那么在本pe文件执行时，载入器会载入dll文件，获得每一个输入函数的入口地址，并填入这个输入地址表的每一项中。（这些是我猜的，大家但愿我猜对吧）这个数组的最后一个元素值为空，表示数组的结束。
bind，从上面的介绍中可以看到，如果没有bind的话，每次pe文件被执行时，载入器都要查询一遍每个函数的入口地址，所以为了优化这一点，就有了bind,把入口点直接存在输入地址表中。
载入器会载入所需要的dll。注意一下没有bind的情况下，载入器对输入部分所要做的事情。总之，在载入之后，所需的dll（根据文件名）已经都被载入到内存。并且输入地址表中的每一个元素都是一个输入函数的入口地址了。
下面我们来看一个例子，通过例子就可以明白是怎么回事了。
我们的例子是Win2k中的exe文件csrss.exe。为了防止大家版本不同，本文附带了这个PE文件。
每个结构的不同成员用 / 分开。每行是一个结构。可以用16进制编辑器打开附带的 routetab.dll 对照着看。
括号中内容为注释。
用开始讲到的寻找输入部分在文件中位置的方法，我们找到了输入部分在文件中的位置为000008DCh。
我们来计算一下第一个IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR中的OriginalFirstThunk，Name，FirstThunk。
输入部分所在节的开始rva（由DataDirectory[2]得到）为1000h。输入部分在节在文件中的位置为600h。
Name为rva(值从结构中可以看到是0000135e，如果你不明白为什么是0000135e而不是5e130000的话，请看 《JIURL PE 格式学习总结（一）》中关于 big-endian和little-endian的介绍)，则Name相对于所在节开始处的偏移为135e-1000。而Name在文件中的位置为Name在相对于所在节开始的偏移加上所在节开始处在文件中的位置。所以Name在文件中的位置为135eh-1000h+600h=95eh。同样方法我们可以算出， OriginalFirstThunk：
1318-1000+600=918。FirstThunk：1000-1000+600=600。
000008DC: 18 13 00 00 / ff ff ff ff / ff ff ff ff / 5e 13 00 00 / 00 10 00 00
（结构IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR，每个代表一个dll。可以看到两个IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR，所以本PE文件的输入函数，是由两个dll提供的。第三个全为空，表示结束。）
000008F0: 20 13 00 00 / ff ff ff ff / ff ff ff ff / c2 13 00 00 / 08 10 00 00
（结构IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR）
00000904: 00 00 00 00 / 00 00 00 00 / 00 00 00 00 / 00 00 00 00 / 00 00 00 00
（全为空，表示结束IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR数组结束）
00000918: 44 13 00 00 (文件中的地址为1344-1000+600=944，指向一个输入函数名结构)
0000091C: 00 00 00 00 （为空，一个输入查询表结束）
00000920: 84 13 00 00 (文件中的地址为1384-1000+600=984，指向一个输入函数名结构)
00000924: 98 13 00 00 (1398-1000+600=998)
00000928: 6a 13 00 00 (136a-1000+600=96a)
0000092C: ae 13 00 00 (13ae-1000+600=9ae)
00000930: cc 13 00 00 (13cc-1000+600=9cc)
00000934: dc 13 00 00 (13dc-1000+600=9dc)
00000938: ee 13 00 00 (13ee-1000+600=9ee)
0000093C: 0e 14 00 00 (140e-1000+600=a0e)
00000940: 00 00 00 00 （为空，一个输入查询表结束）
00000944: 18 00 / 43 73 72 53 65 72 76 65 72 49 6e 69 74 69 61 6c 69 7a 61 74 69 6f 6e 00
（输入函数名结构 IMAGE_IMPORT_BY_NAME hint为18 Name为 "CsrServerInitialization."）
0000095E: 43 53 52 53 52 56 2e 64 6c 6c 00 00
（第一个IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR的Name指向这里"CSRSRV.dll"）
0000096A: 00 01 / 4e 74 53 65 74 49 6e 66 6f 72 6d 61 74 69 6f 6e 50 72 6f 63 65 73 73 00
（"NtSetInformationProcess."）
00000984: 1c 01 / 4e 74 54 65 72 6d 69 6e 61 74 65 54 68 72 65 61 64 00
00000998: 1b 01 / 4e 74 54 65 72 6d 69 6e 61 74 65 50 72 6f 63 65 73 73 00 00
000009AE: d8 00 / 4e 74 52 61 69 73 65 48 61 72 64 45 72 72 6f 72 00 00
000009C2: 6e 74 64 6c 6c 2e 64 6c 6c 00
000009CC: 0d 00 / 44 62 67 42 72 65 61 6b 50 6f 69 6e 74 00
000009DC: 4a 01 / 52 74 6c 41 6c 6c 6f 63 61 74 65 48 65 61 70 00
000009EE: 85 02 / 52 74 6c 55 6e 69 63 6f 64 65 53 74 72 69
6e 67 54 6f 41 6e 73 69 53 74 72 69 6e 67 00 00
00000A0E: 30 02 / 52 74 6c 4e 6f 72 6d 61 6c 69 7a 65 50 72 6f 63 65 73 73 50 61 72 61 6d 73 00
00000A2A: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
00000A3A: ...
00000600: 38 1f f8 5f
00000604: 00 00 00 00 （为空，一个输入地址表结束）
00000608: 6d f0 f8 77
0000060C: d8 c3 f8 77
00000610: a5 b7 f8 77
00000614: 38 a4 f9 77
00000618: df f9 f9 77
0000061C: 6b 97 fc 77
00000620: ec e5 f8 77
00000624: 18 2c f9 77
00000628: 00 00 00 00 （为空，一个输入地址表结束）
本例比较可惜的是，在两个输入查询表中，都是函数名结构的RVA，没有直接的序号（是序号还是RVA的判别方法为，看最高位是否为1，为1，其余部分表示序号。为0，整个字段表示RVA）。
三 遍历PE文件中的输入
用while循环，遍历IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR数组的每个元素（每个可以找到一个dll的信息和该dll提供的输入函数）。当某元素的值都为空时，表示遍历到了数组的最后。而对于IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR数组的一个元素，再用while循环，遍历IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR中，两个RVA所指的两个DWORD数组，输入查询表和输入地址表。判断结束的条件也是看，是否数组元素的值已经为空了。也就是while（..）{..while(..){}..}这样就可获得每一个有关输入的内容。
实现遍历输入的源程序，可以参考 PEDUMP - Matt Pietrek 1995 。《Windows95系统程式设计大奥秘》附书源码中有。
完
本文所使用的PE文件csrss.exe
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