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  1. 2009.03.31 PE(Portable Executable) File Format (4) - PE Header (25)



IMAGE_NT_HEADERS - IMAGE_OPTIONAL_HEADER32


PE header 구조체 중에서 가장 크기가 큰 IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 입니다.
(64 bit PE 파일의 경우 IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 구조체를 사용합니다.)

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
    DWORD   VirtualAddress;
    DWORD   Size;
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;

#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES    16

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
    WORD    Magic;
    BYTE    MajorLinkerVersion;
    BYTE    MinorLinkerVersion;
    DWORD   SizeOfCode;
    DWORD   SizeOfInitializedData;
    DWORD   SizeOfUninitializedData;
    DWORD   AddressOfEntryPoint;
    DWORD   BaseOfCode;
    DWORD   BaseOfData;
    DWORD   ImageBase;
    DWORD   SectionAlignment;
    DWORD   FileAlignment;
    WORD    MajorOperatingSystemVersion;
    WORD    MinorOperatingSystemVersion;
    WORD    MajorImageVersion;
    WORD    MinorImageVersion;
    WORD    MajorSubsystemVersion;
    WORD    MinorSubsystemVersion;
    DWORD   Win32VersionValue;
    DWORD   SizeOfImage;
    DWORD   SizeOfHeaders;
    DWORD   CheckSum;
    WORD    Subsystem;
    WORD    DllCharacteristics;
    DWORD   SizeOfStackReserve;
    DWORD   SizeOfStackCommit;
    DWORD   SizeOfHeapReserve;
    DWORD   SizeOfHeapCommit;
    DWORD   LoaderFlags;
    DWORD   NumberOfRvaAndSizes;
    IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

* 출처 : Microsoft 의 Visual C++ 에서 제공하는 winnt.h


IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 구조체에서 주목해야 할 멤버들은 아래와 같습니다.
이 값들 역시 파일 실행에 필수적인 값들이라서 잘 못 세팅되면 파일이 정상 실행 되지 않습니다.


#1. Magic
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 인 경우 10Bh, IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 인 경우 20Bh 값을 가지게 됩니다.


#2. AddressOfEntryPoint
EP(Entry Point) 의 RVA(Relative Virtual Address) 값을 가지고 있습니다.


#3. ImageBase
프로세스의 가상 메모리는 0 ~ FFFFFFFFh 범위입니다. (32 bit 의 경우)
ImageBase 는 이렇게 광활한 메모리내에서 PE 파일이 로딩(매핑)되는 시작 주소를 나타냅니다.

EXE, DLL 파일은 user memory 영역인 0 ~ 7FFFFFFFh 범위에 위치하고,
SYS 파일은 kernel memory 영역인 80000000h ~ FFFFFFFFh 범위에 위치합니다.


일반적으로 개발 도구(VB/VC++/Delphi)들이 만들어내는 EXE 파일의 ImageBase 값은 00400000h 이고,
DLL 파일의 ImageBase 값은 01000000h 입니다. (물론 다른 값도 가능합니다.)

PE loader 는 PE 파일을 실행시키기 위해 프로세스를 생성하고 파일을 메모리에 로딩(매핑) 시킨 후
EIP 레지스터 값을 ImageBase + AddressOfEntryPoint 값으로 세팅합니다.


#4. SectionAlignment, FileAlignment
PE 파일은 섹션으로 나뉘어져 있는데 파일에서 섹션의 최소단위를 나타내는 것이 FileAlignment 이고
메모리에서 섹션의 최소단위를 나타내는 것이 SectionAlignment 입니다.
(하나의 파일에서 FileAlignment 와 SectionAlignment 의 값은 같을 수도 있고 틀릴 수도 있습니다.)

따라서 파일/메모리의 섹션 크기는 반드시 각각 FileAlignment/SectionAlignment 의 배수가 되어야 합니다.


#5. SizeOfImage
PE 파일이 메모리에 로딩되었을 때 가상 메모리에서 PE Image 가 차지하는 크기를 나타냅니다.
일반적으로 파일의 크기와 메모리에 로딩된 크기는 다릅니다. 
(각 섹션의 로딩 위치와 메모리 점유 크기는 나중에 소개할 Section Header 에 정의 되어 있습니다.)


#6. SizeOfHeader
PE header 의 전체 크기를 나타냅니다.
이 값 역시 FileAlignment 의 배수 이어야 합니다.

파일 시작에서 SizeOfHeader 옵셋만큼 떨어진 위치에 첫번째 섹션이 위치합니다.


#7. Subsystem
1 : Driver file (*.sys)
2 : GUI (Graphic User Interface) 파일 -> notepad.exe 와 같은 윈도우 기반 어플리케이션
3 : CUI (Console User Interface) 파일 -> cmd.exe 와 같은 콘솔 기반 어플리케이션


#8. NumberOfRvaAndSizes
마지막 멤버인 DataDirectory 배열의 갯수

구조체 정의에 분명히 배열 갯수가 IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES (16) 이라고 명시 되어 있지만,
PE loader 는 NumberOfRvaAndSizes 의 값을 보고 배열의 크기를 인식합니다.



#9. DataDirectory
IMAGE_DATA_DIRECTORY 구조체의 배열로써, 배열의 각 항목마다 정의된 값을 가지게 됩니다.

아래에 각 배열 항목을 나열하였습니다.

DataDirectory[0] = EXPORT Directory        
DataDirectory[1] = IMPORT Directory        
DataDirectory[2] = RESOURCE Directory      
DataDirectory[3] = EXCEPTION Directory     
DataDirectory[4] = SECURITY Directory      
DataDirectory[5] = BASERELOC Directory     
DataDirectory[6] = DEBUG Directory         
DataDirectory[7] = COPYRIGHT Directory     
DataDirectory[8] = GLOBALPTR Directory     
DataDirectory[9] = TLS Directory           
DataDirectory[A] = LOAD_CONFIG Directory   
DataDirectory[B] = BOUND_IMPORT Directory  
DataDirectory[C] = IAT Directory           
DataDirectory[D] = DELAY_IMPORT Directory  
DataDirectory[E] = COM_DESCRIPTOR Directory
DataDirectory[F] = Reserved Directory       


여기서 말하는 Directory 란 그냥 어떤 구조체의 배열이라고 생각하시면 됩니다.

빨간색으로 표시한 EXPORT, IMPORT, RESOURCE, TLS Directory 를 눈여겨 보시기 바랍니다.
특히 IMPORT 와 EXPORT Directory 구조는 PE header 에서 매우 중요하기 때문에 나중에 따로 설명하도록 하겠습니다.

나머지는 크게 중요하지 않다고 보시면 됩니다.


이제 실제로 notepad.exe 의 IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 를 확인해 보겠습니다.


구조체 멤버별 값과 설명은 아래와 같습니다.

[ IMAGE_OPTIONAL_HEADER ] - notepad.exe

 offset   value   description
-------------------------------------------------------------------------------
000000F8     010B magic
000000FA       07 major linker version
000000FB       0A minor linker version
000000FC 00007800 size of code
00000100 00008C00 size of initialized data
00000104 00000000 size of uninitialized data
00000108 0000739D address of entry point
0000010C 00001000 base of code
00000110 00009000 base of data
00000114 01000000 image base
00000118 00001000 section alignment
0000011C 00000200 file alignment
00000120     0005 major OS version
00000122     0001 minor OS version
00000124     0005 major image version
00000126     0001 minor image version
00000128     0004 major subsystem version
0000012A     0000 minor subsystem version
0000012C 00000000 win32 version value
00000130 00014000 size of image
00000134 00000400 size of headers
00000138 000126CE checksum
0000013C     0002 subsystem
0000013E     8000 DLL characteristics
00000140 00040000 size of stack reserve
00000144 00011000 size of stack commit
00000148 00100000 size of heap reserve
0000014C 00001000 size of heap commit
00000150 00000000 loader flags
00000154 00000010 number of directories
00000158 00000000 RVA  of EXPORT Directory
0000015C 00000000 size of EXPORT Directory
00000160 00007604 RVA  of IMPORT Directory
00000164 000000C8 size of IMPORT Directory
00000168 0000B000 RVA  of RESOURCE Directory
0000016C 00008304 size of RESOURCE Directory
00000170 00000000 RVA  of EXCEPTION Directory
00000174 00000000 size of EXCEPTION Directory
00000178 00000000 RVA  of SECURITY Directory
0000017C 00000000 size of SECURITY Directory
00000180 00000000 RVA  of BASERELOC Directory
00000184 00000000 size of BASERELOC Directory
00000188 00001350 RVA  of DEBUG Directory
0000018C 0000001C size of DEBUG Directory
00000190 00000000 RVA  of COPYRIGHT Directory
00000194 00000000 size of COPYRIGHT Directory
00000198 00000000 RVA  of GLOBALPTR Directory
0000019C 00000000 size of GLOBALPTR Directory
000001A0 00000000 RVA  of TLS Directory
000001A4 00000000 size of TLS Directory
000001A8 000018A8 RVA  of LOAD_CONFIG Directory
000001AC 00000040 size of LOAD_CONFIG Directory
000001B0 00000250 RVA  of BOUND_IMPORT Directory
000001B4 000000D0 size of BOUND_IMPORT Directory
000001B8 00001000 RVA  of IAT Directory
000001BC 00000348 size of IAT Directory
000001C0 00000000 RVA  of DELAY_IMPORT Directory
000001C4 00000000 size of DELAY_IMPORT Directory
000001C8 00000000 RVA  of COM_DESCRIPTOR Directory
000001CC 00000000 size of COM_DESCRIPTOR Directory
000001D0 00000000 RVA  of Reserved Directory
000001D4 00000000 size of Reserved Directory


여기까지 NT Header 의 설명을 마치고 다음에 Section Header 에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.

(continue)


 

  1. 뭉이 2010.01.06 18:01 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    하나의 파일에서 FileAlegnment과 SectionAlegnment는 같을 수도 있고 다를수도 있다고 했는데..
    만약 SectionAlegnment이 FileAlegnment보다 작게 되면
    파일의 각 섹션에 있는 내용이 로드될때,... 내용이 잘리게 되는 경우는 없는지요?..

    SectionAlegnment과 FileAlegnmentr값은 누가 어떻게 결정 되나요?

    • reversecore 2010.01.06 23:23 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      뭉이님, 안녕하세요.

      기발한 생각이네요~

      SectionAlignment 가 FileAlignment 보다 작은 경우는 본적이 없습니다만... 굳이 안될것 같지는 않네요.

      이 값들은 기본 단위값이기 때문에 내용이 잘리지 않도록 단위의 배수만큼 섹션 크기를 조절하면 될거 같습니다.

      이 값들은 개발 툴에서 결정되는데요...
      VC++ 에서 옵션을 못찾겠네요...

      검색을 좀 해봐야 하겠습니다.

      감사합니다.

    • 뭉이 2010.01.07 00:42 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      아...SectionAlegnment는 항상 FileAlignment보다 크게 정해진다는 말씀이시죠?....

      답변 감사합니다..^^

      크게 중요한 부분은 아닌거 같은데...글을 읽다가...
      자꾸 그부분이 이상하게 궁금해서...물어봤습니다..

      이런사소한 질문에 시간내서 답변달아주셔서 정말 감사합니다..^^
      ...

    • newbie 2010.07.21 19:52 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      SectionAlignment와 FileAlignment의 값이 상당히 중요한걸로 알고 있습니다. 이게 제대로 맞지 않으면 오류를 내는것 같더라구요 예전에 확인해본 결과 FileAlignment를 SectionAlignment값보다 크게 잡으면 오류가 났었던것 같아요. 아무리 커도 SectionAlignment값보다는 크지 않아야 하고 꼭 0200h의 배수가 되어야 하나 그랬던걸로 기억합니다. 오래전 기억이어서 가물가물하지만 참고가 되었으면 좋겠네요~

  2. Vi0 2010.08.04 21:23 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    PE IMAGE란것이 무엇인가요.?
    PE파일 전체를 말하는건가요?

  3. 비빅 2010.08.04 23:11 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    내용중에 #.5 SizeOfImage 설명이 잘 이해가 안되는데요 특히 PEImage가 무엇을 말하는지
    모르겠습니다;; 순서대로 읽어왔는데 처음보는거같은데 #.5부분만 조금 자세히
    설명 부탁드립니다 ^^;

  4. reversecore 2010.08.06 07:20 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    Vi0 님과 비빅님께서 거의 동시에 같은 내용의 질문을 해주셨네요~ ^^

    IMAGE 라는 용어는 PE 구조를 만든 MS 에서 만들어낸 용어입니다.
    보통은 PE 파일이 메모리에 로딩된 상태에서 PE 메모리 영역 전체를 말한다고 생각하시면 거의 정확합니다.

    PE 헤더 정보중에 SizeOfImage 라는 것이 있는데 이것이 바로 PE Image 가 점유한 메모리 크기를 의미하는 것입니다. 이 크기는 당연히 파일 크기와는 다르지요.

    PE File Format 의 묘미중의 하나가 바로 파일 상태의 모습과 메모리 상태의 모습이 다르다는 것이지요.

    감사합니다.

    • 비빅 2010.08.06 13:46 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      답변 감사합니다 ^^

      설명해주신대로 PE이미지가 PE메모리 영역 전체라고 하셔서 제 생각으로는 image_section_header 들의
      Virtual Size 값들을 모두 합하면 PE Image 값이
      나오는건가? 생각해보고 계산해봤는데..

      ㅋㅋ 역시 그건아니더군요;;
      Virtual Size값이 어떤 계산에 의해서 나오는지
      궁금합니다 ㅎ

    • reversecore 2010.08.09 11:27 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      VirtualSize 값이요?
      그건 섹션 헤더에 나와 있구요...

      아마 SizeOfImage 값이 궁금하신것 같은데요...

      VirtualSize 를 다 합쳐도 SizeOfImage 값이 나오지 않는 이유는 SectionAlignment 때문입니다. SectionAlignment (보통 1000) 에 맞게 확장시킨후 더하시면 정확한 값이 나오게 됩니다. (예를 들면 첫번째 섹션의 VirtualSize = E00 이면 SectionAlignment 에 맞춰서 1000 으로 확장됩니다.)

      이렇게 모든 섹션의 보정된 VirtuslSize 를 다 더하고,
      마지막으로 PE 헤더 크기만큼 더하면 됩니다. (그건 그냥 쉽게 첫번째 섹션의 RVA 값을 더해주면 되지요.)

      잘 이해 안되시면 다시 질문 올려주세요~

      감사합니다.

  5. 비빅 2010.08.09 23:09 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    아 제가 SizeOfImage를 물어본다는게 VirtualSize값을 물어봤네요;;

    알려주신대로 계산해보니 제대로 계산이 됩니다 감사합니다^^
    SectionAlignment값에 의해 확장까진 생각했는데 PE헤더 만큼 더해주는걸 생각못했네요 ㅎㅎ

  6. 호동왕자 2010.11.30 14:42 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    안녕하세요.

    몇일 동안 헤메다가 이제서야 여기까지 왔네요.

    보는데 궁금증이 생겨서요. 오늘도 바로 답변해 주시고 정말 감사 합니다.

    질문은 이렇습니다.

    IMAGE_OPTIONAL_HEADER

  7. 호동왕자 2010.11.30 14:46 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    위에 글이 삭제가 안되네요. 잘못 클릭 했는데 말이죠..

    IMAGE_OPTIONAL_HEADER 을 실제적으로 확인해 보았을때

    지금 현재 스크린샷을 찍으셔서 파란칸으로 만드셨잖아요..

    그런데 처음에 0B 01 07 ~ 00 00 00 00 으로 끝나잖아요...

    그런데 제가 PEview로 확인을 해봤는데요.

    맨처음 desscription magic에서 data가 01 0B 로 시작 하는데요

    제가 지금 잘못 된건지.. 알고 싶어서요..

    • reversecore 2010.12.03 16:50 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      안녕하세요.

      Endian 문제인데요...

      위 그림의 Hex Editor 에서는 0B 01 로 나오지만...
      구조체 멤버로는 WORD 타입이기 때문에
      PEView 에서 읽으면 010B 가 맞습니다.

      Intel CPU 는 Little Endian 방식을 사용하기 때문에 이처럼 값이 뒤집혀 저장됩니다.

      * Little Endian 이라고 검색을 해보시면 관련 설명이 많이 검색될 것입니다.

      감사합니다.

  8. TeamKhan 2011.04.01 18:36 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    size of image값을 구하는방법을 설명해주셧는데
    그부분이 잘 이해가안가서요..확장시킨후 더하라는말이 무엇인가요?
    그리고 Virtual size=e00 이면 SectionAlignment 에 맞춰서 1000 으로 확장됩니다.)
    라는 말의 의미도 무슨뜼인지 잘 모르겟습니다...
    virtual size가무엇인지요 ㅠㅠ sectionAlignment 는 위글에서 설명해주셧듯이
    메모리상에서 섹션의 최소단위인건 알겟구요...ㅠ
    모든 섹션의 보정된 VirtuslSize 를 다 더하고,
    마지막으로 PE 헤더 크기만큼 더하면 됩니다. (그건 그냥 쉽게 첫번째 섹션의 RVA 값을 더해주면
    된다는말도 이해가잘안되내요...RVA가 제가 알기론 기준점이있고 그기준점에서부터 OFFSET값으로 RVA가 구성된다는것으로알고잇는데요...
    쉽게말씀드려서 sectionAlignment뺴고는 전부 무슨말씀이신지 이해가안가내요...

    • reversecore 2011.04.06 01:04 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      안녕하세요. ^^

      네, 위의 설명이 좀 어려운게 사실입니다.
      먼저 개념을 이해하시면 설명이 조금 보기 편하실 거에요.

      음... 쉽게 말하자면...
      Windows 운영체제에서 메모리를 할당하는 방법에 관한 건데요...

      예전에 귤->박스->컨테이너->창고 식으로 설명을 많이 했었는데요... 잘 생각이 안나네요. ^^

      어쨌든 컴퓨터 메모리, 하드디스크 등은 기본 단위 크기로 움직인다는 것이 핵심입니다. 기본 규격이라고 보시면 됩니다. 즉 1 바이트 저장을 위해서 SectionAlignment (보통 1000) 바이트가 필요한거죠. PE 파일에서도 실제 필요한 메모리 크기는 10001 바이트라고 하면 기본 단위 규격에 맞게 11000 바이트를 잡는 것이지요.

      * VirtualSize 는 메모리 크기를 의미합니다.

      잘 이해가 안되시면 다시 질문해 주세요~

      감사합니다.

  9. reversingk 2011.05.17 13:40 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    안녕하세여 ^^ 리버스코어님 강의 잘봤습니다.
    그런데 궁굼한것이 하나 생겨서 여쭈어봅니다.
    pe파일을 실행시키기 위해 프로세스를 생성하고 파일을 메모리에 로딩 (매핑)시킨후 EIP 레지스터 값을 addressofEntrypoint + imageBase 값으로 셋팅 한다는 말이 메모리에 로딩되었을때
    시작점을 말하는 것인가여?? 아니면 main()의 시작점을 말하는 것인가요?

    그리고 notepad 를 ollydbg로 열어보니 00da3689값으로 나오던데 혹시 이값이 맞나여?
    마즈면 왜 01003689가 아닌 00da3689값이 나오는지도 알고 싶습니다.

    너무 질문만 하는거 아닌지 모르겟네여 ^^;; ㅎㅎ

    • reversecore 2011.05.18 20:08 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      안녕하세요.

      다른 곳에 비슷한 질문을 올려 주셨죠? ^^

      ASLR 기능 때문이구요. 아래 포스트를 참고하시면 되겠습니다.

      http://www.reversecore.com/69

      감사합니다.

  10. EP 2011.06.04 15:43 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    EP(Entry Point)가 메모리에 로딩되는 위치를 말하는 건가요 ?

    RVA로 표현된다면
    739D니까

    메모리에 올라갈경우 100739D가 되는건가요 ?

    EntryPoint 개념을 잘 모르겠네요 ..

    • reversecore 2011.06.06 21:32 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      안녕하세요.

      EP(EntryPoint) 란 사용자 프로그램에서 최초로 실행되는 코드 주소를 말합니다. PE Header 에 RVA 로 명시되어 있지요.

      그리고 PE 파일이 로딩 되는 기준 주소를 ImageBase 라고 하지요.

      따라서 EP 의 VA = ImageBase(1000000) + RVA of EP(739D) = 100739D 가 됩니다.

      감사합니다.

  11. SmartSnake 2011.10.27 17:30 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    pe파일에서.. rva랑 offset이랑 이해가 잘안되여..

    rva는 기준주소로부터의 상대주소값을 말하고
    file offset은 하드디스크상에 있을때의 메모리 주소를말하는거지요?
    파일이 메모리에 올라오면 RVA로 되는거구요..맞나요?!!

    • reversecore 2013.02.25 21:51 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      안녕하세요.

      네, 맞습니다.

      PE 파일이 하드디스크의 파일로 존재할 때와 메모리의 PE Image 로서 존재할 때의 모습(형태)가 달라지기 때문에...

      각각의 옵셋을 얘기할 때 file offset(RAW), RVA 라고 얘기합니다.

      감사합니다.

  12. 2013.02.25 20:29 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    비밀댓글입니다

    • reversecore 2013.02.25 21:49 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      안녕하세요. 반갑습니다~ ^^

      winhack은 안써봤습니다.

      질문의 요지는 Windows OS 의 핵심 개념중의 하나인 "모든 프로세스에게는 4GB 크기의 가상메모리(VirtualMemory)가 할당된다" 는 개념인것 같습니다.

      따라서 1.exe 프로세스의 ImageBase 는 40000h 이고, 2.exe 프로세스의 ImageBase 도 40000h 이 될 수 있는 것입니다. 물리적 메모리는 완전 다르지만 각 프로세스는 자신이 4GB 크기의 물리메모리를 가지고 있다고 착각하는 것이죠.

      이 개념을 사용하기 때문에 (일반적으로는) 다른 프로세스의 메모리에 접근할 수 없습니다.

      감사합니다.

  13. Null0 2014.07.01 12:56 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    이론 상으로는 file alignment가 1이여도 정상적인 실행이 되야하는데 자꾸 오류가 뜨네요
    위에 댓글다신 분 말씀처럼 0x200의 배수여야만 하는건가요?





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