'리버싱'에 해당되는 글 20건

  1. 2017.01.10 [조립하면서 배우는 PE] 일곱번째 이야기 : Pre-Binding Reverse Engineering
  2. 2017.01.10 [조립하면서 배우는 PE] 여섯번째 이야기 : 임포트(import) ... Reverse Engineering
  3. 2017.01.10 [조립하면서 배우는 PE] 다섯번째 이야기 : PE Header(3) - Data Directory Reverse Engineering
  4. 2017.01.10 [조립하면서 배우는 PE] 네번째 이야기 : PE Header(2) Reverse Engineering
  5. 2017.01.10 [조립하면서 배우는 PE] 세번째 이야기 : PE Header(1) Reverse Engineering
  6. 2017.01.10 [조립하면서 배우는 PE] 두번째 이야기 : DOS header 와 DOS stub Code Reverse Engineering
  7. 2017.01.10 [조립하면서 배우는 PE] 첫번째 이야기 : PE의 전체적인 구조 Reverse Engineering 1
  8. 2017.01.10 PE(Portable Executable) 구조
  9. 2017.01.10 [개념 이해] PE 파일의 구성
  10. 2017.01.09 PE 파일 포맷의 이해

[조립하면서 배우는 PE] 일곱번째 이야기 : Pre-Binding Reverse Engineering

리버싱 2017. 1. 10. 16:40

곱번째 이야기입니다. 참 오랜만에 쓰는 글 같습니다. 저도 글을 쓰기 전에 앞에 쓴 글을 다시 읽어봐야 했습니다. 먼소리를 했는지 기억이 안나서... ^^; 암튼 살펴보니, 앞서 이야기에서 ILT에서 임포트할 함수의 이름 또는 ordinal 값을 알아낸 후 이 정보를 이용하여 익스포트 디렉토리(익스포트 테이블)로 부터 함수의 주소를 알아낸다는 사실을 알아보았더군요. 살짝 복습을 해볼까요? Windows XP에 있는 calc.exe 프로그램의 임포트 디렉토리를 찾아  ILT와 IAT를 잠깐 살펴보도록 하죠. 데이터 디렉토리는 그냥 StudPE를 이용하여 확인하도록 하겠습니다. 

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그림 1. StudPE로 살펴본 calc.exe의 임포트 테이블(임포트 디렉토리) 주소 

임포트 테이블(임포트 디렉토리)의 주소(RVA)는 0012B80이고 사이즈는 8c입니다. 여섯번째 이야기에서 알아보았듯이 Raw Offset 값은 StudPE가 계산해 준 것이구요, 실제로 데이터 디렉토리에는 존재하지 않는 데이터이죠. 실제 계산 방법은 여섯번째 이야기를 참고하세요. 어쨌든 파일 상에서는 Raw Offset 11F80에서 임포트 테이블을 찾을 수 있겠습니다. WinHex를 이용하여 11F80으로 이동하여 보겠습니다. 

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그림 2. WinHex를 이용하여 살펴본 calc.exe의 임포트 테이블 


[그림 2]에서와 같이 두번째 필드인 TimeDateStamp와 세번째 필드인 ForwarderChain은 바인딩 전에는 -1 값을 가집니다. 세번째 필드는 Name은 임포트할 DLL의 이름을 가르키는 포인터(RVA)입니다. 파일 상태에서 읽을 필요가 없으므로 RVA값만 기록되어 있습니다. 기억하시죠? PE 파일에서 어떠한 데이터 구조를 가르킬 때 RawOffset 값이 없다면 로더 입장에서 해당 데이터 구조는 파일 상태에서는 따로 접근하지 않는다는 이야기입니다. 메모리에 로드된 후에나 사용한다는 것이죠. 어쨌든 그래도 파일 상에서 Name을 확인해보도록 하겠습니다. 여섯번째 이야기에서 살펴본 것처럼 데이터 디렉토리내의 데이터구조를 파일 상에서 찾으려면 RVA값과 RawOffset이 동시에 기록되어 있는 섹션 테이블을 참조해야 합니다. StudPE를 이용하여 섹션 테이블을 살펴보면 Name은 .text 섹션에 포함되어 있음을 알 수 있습니다. (RVA값이 00012E42이므로 .text 섹션 범위안에 존재합니다. 아래 그림 참고)

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그림 3. StudPE를 통해 살펴본 calc.exe의 섹션 테이블


.text 섹션의 RVA 값은 00001000이고 RawOffset은 400 이네요. Name필드의 RVA값은 00012E42 이므로 RawOffset은  0x400+(00012E42 -  00001000 ) = 0x12242가 됩니다. WinHex를 이용해서 확인해 볼까요?

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그림 4. WinHex를 이용하여 살펴본 calc.exe의 임포트 디렉토리 

이로써 임포트 디렉토리의 첫번째 엔트리는 shell32.dll에 관한 것임을 알 수 있습니다. 그럼 ILT와 IAT를 살펴보도록 하겠습니다. 첫번째 필드인 OriginalFirstChunk로 ILT를 가르키는 RVA 값이며 마지막 필드인 FirstChunk로 IAT를 가르키는 RVA 값이라는 것을 잘 아는 사실일 것입니다. ILT와 IAT 역시 파일 상태에서는 읽을 필요가 없는 데이터들이라 RVA값만 기록되어 있습니다. 휴~ 또 산수시간입니다. ^^; ILT의 위치는 00012CA8 이므로 역시 .text 섹션에 존재함을 알 수 있습니다. 그렇다면 ILT의 파일 상에서의 위치 즉 RawOffset은 0x400 + (12CA8 - 1000) =  0x120A8이군요. WinHex를 이용해서 해당 위치로 이동해 보겠습니다

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그림 5. calc.exe의 shell32.dll관련 ILT

 ILT나 IAT는 모두 IMAGE_THUNK_DATA의 배열이라고 했습니다. IMAGE_THUNK_DATA는 4가지 정도의 의미를 가지고 있는데 ILT의 경우 대부분 IMAGE_IMPORT_BY_NAME을 가르키는 RVA값이라는 것도 이미 알아봤구요. 살펴보니 ILT의 첫번째 엔트리는 00012E34 값을 가지고 있네요. 헉헉...
ㅠ.ㅠ;; 또 산수가 필요합니다. 0012E34는 .text 섹션에 위치하므로 파일 상에서의 위치는 0x400 + ( 0012E34 - 1000 ) = 0x12234 입니다. 다시 WinHex를 이용해서 해당 위치를 살펴보도록 하겠습니다. 

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그림 6.

위 그림에서 볼 수 있듯이 IMAGE_IMPORT_BY_NAME은 1바이트 사이즈 ordinal값과 이름으로 구성되어 있습니다. 위 그림을 보니 SHELL32.DLL에서 임포트한 첫번째 함수는 ShellAboutW로 오디널 값이 0x94임을 알 수 있습니다. 

자, 이제 IAT를 살펴볼까요? 다시 [그림 2]로 돌아가서 살펴보니 IAT의 RVA는 109C이군요. 역시 .text 섹션에 위치합니다. IAT는 RawOffset은 0x400 + (109c - 1000) = 0x49c 입니다. WinHex를 이용하여 해당 위치를 살펴보면 아래와 같습니다. 

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그림 7. calc.exe의 shell32.dll관련 IAT

위 그림에서 볼 수 있듯이 파일 상에서 즉 바인딩 되기 전의 IAT는 ILT와 마찬가지로 보통 IMAGE_IMPORT_BY_NAME 타입의 데이터를 가르킵니다. 물론 동일한 정보를 가르키고 있어야 합니다. 따라서 7744E3DB에 가면 ... 그런데 허걱.. 뭔가 주소가 이상하네요? 7744E3DB라면 왠지 윈도우의 주요 DLL들이 사용하는 주소 중 하나인것 같은데요.. 이럴수가.. 제가 지금까지 거짓말을 한건가요? ㅠ.ㅠ;;  뭐 그런것은 아니구요... ^^ 이건 pre binding(보통 줄여서 binding 또는 bound라고 부릅니다.)이라는 기능때문에 그렇습니다.  

Pre-Binding
 여러개의 DLL을 로딩하는 경우 로딩 타임에 IAT를 완성하는 것은 비교적 오랜 시간이 소요되는 작업이 될 것입니다. 그만큼 프로그램 실행에 많은 지연이 발생하겠죠. 그렇다면, 만약 로딩 타임에 IAT를 완성하지 않고 링킹 타임에 IAT를 미리 완성해 둘 수 있다면 어떻게 될까요? 다시 말해 오브젝트 파일을 링킹하는 단계에서 IAT에 실제 임포트하는 함수의 주소를 채워 넣을 수 있다면? 당연히 성능 향상에 많은 도움이 될 것입니다. 이러한 기능을 pre-binding이라고 합니다. 앞에서 살펴본 calc.exe의 경우 pre-binding이 적용되어 있는 것입니다. 이처럼 pre-binding되어 있는 상태를 일컫을 때 간단히 DLL이 바운드 되었다고 표현합니다. 그렇다면 로더의 입장에서 DLL이 바운드되었는지는 어떻게 알 수 있을까요? 여기에 대한 해답은 bound import table (BIT)에서 찾을 수 있습니다. BIT의 주소는 데이터 디렉토리의 12번째 엔트리인 IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BOUND_IMPORT에서 찾을 수 있습니다. 아래의 그림을 봐주세요. 

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그림 8. StudPE를 이용하여 살펴본 calc.exe의 BIT 관련 정보

StudPE를 이용하여 BIT의 위치를 확인해 보았습니다. RVA값이 0x260이고 사이즈가 0x80임을 알 수 있습니다. RawOffset은 우리의 똑똑하신 StudPE가 계산을 못하고 있습니다. ㅠ.ㅠ;; Stupid라고 불러야 할지...  앞의 [그림 3]을 살펴보면 BIT는 섹션에 위치하고 있지 않음을 알 수 있습니다. (RVA값 0x260은 어느 섹션에도 속하지 않습니다.) 이러한 경우 RVA값이나 RawOffset 값은 동일한 값이 됩니다. 따라서 WinHex를 이용하여 파일내 offset 0x260으로 이동해 보면 BIT를 찾을 수 있을 것입니다.  아래의 그림을 봐주세요. 

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그림 9. calc.exe의 BIT

BIT의 첫번째 4bytes는 TimeDateStamp 값입니다. 이 값은 매우 중요한데 이에 대해서는 뒤에서 다시 이야기 하도록 하겠습니다. 다음 2bytes는 OffsetModuleName이라는 필드로 BIT의 각 엔트리 시작점에서 모듈의 이름까지의 Offset을 의미합니다. 이로서 우리는 SHELL32.DLL이 이미 바운드 되었음을 알 수 있습니다. 다음 2bytes는 NumberOfModuleForwarderRefs라는 값인데. 이 값은 본 연재에서 다룰 만한 내용이 아니라서 스킵합니다. ^^v 

자 이제 로더는 SHELL32.DLL이 이미 바운드 되었음을 알 수 있으므로 SHELL32.DLL과 관련된 IAT를 채우려고 하지 않을 것입니다. [그림 4]에서 [그림 7]까지 나타난 정보를 살펴보면 shell32.dll의 ShellAboutW의 주소는 7744E3DB임을 알 수 있습니다. 이제 이 주소만 확인해 보면 되겠습니다. 아래의 그림을 봐주세요. 

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그림 10. API Address Finder를 이용하여 살펴본 ShellAboutW의 주소. 

허걱.. 이런 IAT 기록된 주소와 일치하지 않습니다. ^^; 또 하나 더 배울게 생겼습니다. 지금의 상황처럼 DLL이 바운딩된 경우 링크 타임에 IAT에 기록된 API의 주소와 실제 주소가 다른 경우가 발생할 수 있습니다. DLL이 업데이트 된 경우이겠죠. 이러한 경우 IAT의 정보가 변경되지 않는다면 당연히 프로그램은 크래쉬됩니다. 따라서 로더는 DLL이 변경되었음을 감지하고 IAT 테이블을 업데이트 할 수 있어야 합니다. 그렇다면 로더는 DLL이 변경되었음을 어떻게 알 수 있을까요? 다시 [그림 9]를 봐주세요. BIT내 엔트리의 처음 4bytes 값은 TimeDateStamp입니다. 로더는 이 값을 DLL의 PE 헤더에 기록된 TimeDateStamp 값과 비교하여 DLL이 변경되었음을 감지할 수 있습니다. 그럼 shell32.dll의 TimeDateStamp값을 확인해 보겠습니다. 

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그림 11. Shell32.DLL의 TimeDateStamp

[그림 11]에서 볼 수 있는 것처럼 shell32.dll의 TimeDateStamp값은 [그림 9]에서 확인한 calc.exe의 BIT에 기록된 TimeDateStamp 값보다 큽니다. 로더는 이 정보를 확인하여 shell32.dll이 변경되었음을 알 수 있고 따라서 IAT를 리빌딩하게 됩니다.  이제 마지막으로 calc.exe가 로드된 후 IAT를 살펴보도록 하겠습니다. [그림 2]에 나타난 것처럼 IAT의 RVA가 109c이므로 OllyDbg에서 calc.exe를 실행시킨 후 데이터 덤프 윈도우에서 해당 주소로 이동하면 쉽게 확인할 수 있을 것입니다. 


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그림 12. 로드된 후 calc.exe의 IAT 모습 

지금까지 pre-binding에 대해서 알아보았습니다. 이 정도면 임포트에 관해서 기본적으로 알아야 할 것은 어느 정도 공부한 것 같습니다. 물론 지연 로딩이나 API 포워딩 같은 것들을 좀 더 공부해야 하겠지만 본 연재에서는 다루지 않을 생각이구요... 이 글을 읽는 여러분의 숙제로 남겨 두겠습니다. 

다음 이야기는 섹션 테이블에 관한 이야기입니다. 수작업으로 만드는 PE를 좀 더 빨리 완성하기 위해 익스포트 테이블 전에 섹션 테이블을 먼저 알아보도록 할 것입니다. 익스포트 테이블은 우리가 만든 PE 파일이 잘 실행되는 것을 보고 즐기면서 천천히 알아보도록 하겠습니다. ^^ 그럼 오늘도 즐핵하세요. 



출처 - http://zesrever.tistory.com/60

:

[조립하면서 배우는 PE] 여섯번째 이야기 : 임포트(import) ... Reverse Engineering

리버싱 2017. 1. 10. 16:36
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섯번째 이야기입니다. 아마 많은 분들이 기대하시던 내용일 것이라 생각하는데요, 잘 설명할 수 있을지 걱정입니다.이번 이야기는 임포트(import)에 관한 것입니다. 이번 이야기가지금까지의 다른 것들보다 다소 복잡한 것 사실이지만 흔히 생각하는 것처럼 매우 어렵지는 않습니다. 어차피 사람이 만든건데 이해 못할 정도는 아니겠죠. 그럼 시작해볼까요?


 [그림 1] 임포트 테이블, ILT, IAT





임포트 테이블(임포트 디렉토리)

임포트 테이블의 구성
 [그림 1]에서 볼 수 있듯이 임포트 테이블은 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR 타입의 엔트리로 구성된 배열로 임포트한 DLL에 대한 정보를 담고 있습니다. [그림 1]에서는 USER32.DLL과 KERNEL32.DLL을 임포트한 모습을 예로 들었습니다. [그림 1]을 살펴보면 임포트 테이블의 각 엔트리가 임포트한 DLL에 하나에 대한 정보를 담고 있음을 확인할 수 있습니다. 또한 마지막 엔트리는 임포트 테이블의 끝을 나타내기 위해 NULL 로 채워져 있습니다. 이는 PE 파일에서 임포트한 DLL 개수에 대한 정보를 따로 관리하지 않음을 의미합니다. 쉽게 이야기해서 PE 파일 내에 임포트한 DLL 개수를 저장하고 있는 필드는 없다는 것이죠. 어쨌든 이러한 이유로 임포트 테이블의 전체 엔트리 개수는 "임포트한 DLL + 1"개가 됩니다. 
 
임포트 테이블을 구성하고 있는 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR는 아래와 같이 선언되어 있습니다. 그림과 비교해서 살펴보세요.총 5개의 멤버로 구성되어 있습니다. 

typedef struct _IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR {
  union {
      DWORD  Characteristics;     /* 현재는 사용하지 않습니다. */
      DWORD  OriginalFirstThunk;  /* 이 유니언은 항상 OriginalFirstThunk로만 
                                     사용됩니다.*/
  } ;
  DWORD  TimeDateStamp;
  DWORD  ForwarderChain;
  DWORD  Name;
  DWORD  FirstThunk;
} IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR;

OriginalFirstThunk : ILT(Import Lookup Table)를 가르키는 RVA 값입니다.  [그림 1]에서 볼 수 있듯이 ILT는 IMAGE_THUNK_DATA로 구성된 배열입니다. IMAGE_THUNK_DATA는 4bytes 타입의 유니언으로 상황에 따라 IMAGE_IMPORT_BY_NAME을 가르키기도 하고, 함수의 주소를 가르키기도 하며, 오디널 값으로 사용되기도 하며 포워더로 사용되기도 합니다. 복잡하죠? 일단 IMAGE_THUNK_DATA가 어떻게 선언되었는지부터 살펴보도록 하겠습니다. [그림 1]과 [그림 2], [그림 3]을 참고하여 아래의 주석을 반복해서 읽어보시면 IMAGE_THUNK_DATA에 대해서 이해하시는 데 도움이 될 것입니다.

  typedef struct _IMAGE_THUNK_DATA32
  {
     union
     {
          DWORD  ForwarderString;
          DWORD  Function;  //[그림 1],[그림 2]를 보면 IAT가 바인딩되기 전에는
                            // ILT와 마찬가지로 IMAGE_IMPORT_BY_NAME 구조체
                            // 를 가르키고 있다가, 바인딩 후에는 실제 함수의 주소를
                            // 가르키고 있는 것을 볼 수 있습니다. 이처럼  
                            // IMAGE_THUNK_DATA가 함수의 주소를 담고 있으면
                            // Function의 의미로 사용된 것입니다. 참고로 IAT를 
                            // 구성하는 IMAGE_THUNK_DATA는 바인딩 되기 전후의 
                            // 의미가 다른데, 바인딩 전에는 주로 AddressOfData 
                            // 또는 Ordinal의 의미로 사용되다가 바인딩 후에는  
                            // Function의 의미로 사용됩니다. ILT의 경우는 IAT와
                            // 달라서 바인딩 전후의 모습이 변경되지 않습니다. 
                            // 또한 ILT를 구성하는 IMAGE_THUNK_DATA는 
                            // Function의 의미로 사용되지 않습니다. 

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                              [그림 2] IMAGE_THUNK_DATA 사용(1)
                                  
          DWORD  Ordinal;   // [그림 1]에는 ILT를 구성하는 IMAGE_THUNK_DATA
                            // 가 IMAGE_IMPORT_BY_NAME 구조체를 가르키는 모습만
                            // 나와있지만 실제로는 [그림 3]처럼 Ordinal 값을 저장
                            // 하고 있을 수도 있습니다. Ordinal에 대해서는  
                            // 익스포트 섹션에 대해서 알아볼 때 다시 이야기하도록 
                            // 하겠습니다. 다만 지금 기억해두어야 할 것은 대부분의
                            // 경우 ILT를 구성하는 IMAGE_THUNK_DATA는 
                            // IMAGE_IMPORT_BY_NAME을 가르키는 RVA값 
                            // (AddressOfData)을 저장하거나, Oridinal 값을
                            // 저장하고 있다는 사실입니다. (IAT를 구성하는 
                            // IMAGE_THUNK_DATA도 바인딩되기 전에는 ILT와 동일한
                            // 모습을 가집니다) 좀 더 쉽게 이야기하면 ILT는 임포트
                            // 한 함수에 대한 Ordinal 값을 저장하고 있는 배열이거나
                            // 임포트한 함수에 대한 이름을 저장하고 있는 
                            // IMAGE_IMPORT_BY_NAME 구조체의 RVA값으로 이루어진
                            // 배열이라는 이야기죠. IMAGE_THUNK_DATA가 
                            // AddressOfData로 사용되었는지, 아니면 Ordinal로 
                            // 사용되었는지는 MSB의 값으로 판단합니다. 최상위 비트
                            // 값이 1이면 ordinal로 사용된 것이며, 0이면  
                            // AddressOfData로 사용된 것입니다. 
                               

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                              [그림 3] IMAGE_THUNK_DATA(2)

          DWORD  AddressOfData; // [그림 1],[그림 2]를 보면 ILT를 구성하고 있는 
                                // IMAGE_THUNK_DATA와 IAT를 구성하고 있는 
                                // IMAGE_THUNK_DATA가 바인딩 전에는 모두 
                                // IMAGE_IMPORT_BY_NAME 구조체를 가르키고 있는 
                                // 것을 알 수 있습니다. 이처럼 IMAGE_THUNK_DATA
                                // 가 IMAGE_IMPORT_BY_NAME을 가르키면  
                                // 바로 AddressOfData의 의미로 사용된 것입니다.
                                // IMAGE_IMPORT_BY_NAME은 임포트할 함수의 이름을
                                // 저장하고 있는 구조체입니다.
      } u1;
  } IMAGE_THUNK_DATA32


IMAGE_THUNK_DATA의 사용에 대해 정리하면 아래와 같습니다.

  • OriginalFirstThunk가 가르키는 ILT의 구성 요소로 사용된 IMAGE_THUNK_DATA는 IMAGE_IMPORT_BY_NAME의 주소값을 저장하는 AddressOfData의 의미로 사용되거나, ordinal 값을 저장하는 용도로 사용된다.
  • FirstThunk가 가르키는 IAT의 구성 요소로 사용된 IMAGE_THUNK_DATA는 바인딩 전에는 IMAGE_IMPORT_BY_NAME의 주소값을 저장하는 AddressOfData의 의미로 사용되거나, ordinal 값을 저장하는 용도로 사용된다. 바인딩 후에는 실제 함수의 주소를 나타내는 Function의 의미로 사용된다.
  • IMAGE_THUNK_DATA가 ordinal 값으로 사용되는 경우 최상위 비트 즉 MSB의 값은 항상 1이다.

TimeDateStamp  : 바인딩 전에는 0으로 설정되며 바인딩 후에는 -1로 설정됩니다.

ForwarderChain :  바인징 전에는 0으로 설정되면 바인딩 후에는 -1로 설정됩니다.

Name : 위의 [그림 1],[그림 2],[그림 3]에 나타난 것처럼 임포트한 DLL의 이름을 가르키는 포인터 값입니다.(RVA값)

FirstThunk : IAT(Import Address Table)의 주소(RVA)를 가지고 있습니다. IAT 역시 ILT처럼 IMAGE_THUNK_DATA 배열이며 바인딩 전에는 ILT와 완벽하게 동일한 모습을 가집니다. 하지만 일단 PE 파일이 메모리에 로드된 후에는 로더가 임포트 테이블의 각 엔트리의 네임 정보를 확인한 후 해당 DLL의 익스포트 테이블을 참조하여 함수의 실제 주소를 알아냅니다. 그리고 나서 IAT를 실제 함수 주소로 업데이트 하게 됩니다. 

별거 없네요. ^^; 대충 임포트 테이블의 모습과 임포트 과정이 눈에 보이시나요?  임포트 과정에 대해서는 이번 이야기의 마지막에 다시 한번 정리해보겠습니다. 그 전에 임포트 테이블의 위치에 대해서 잠깐 알아보도록 하죠. 

임포트 테이블의 위치 
임포트 테이블은 보통 임포트 섹션의 시작점에 위치합니다. 또한 각 섹션에 메모리 상의 위치나 파일 상태에서의 위치는 나중에 알아볼 섹션 테이블에 기록되어 있습니다. 이러한 이유에서 인지 몇 몇 문서나 책에서는 파일 상태에서 임포트 테이블의 위치를 찾을 때 섹션 테이블에서 임포트 섹션의 시작 주소를 찾는 방법을 사용하곤 하더군요. 하지만 이 방법은 정확한 방법이 아닙니다. 임포트 테이블이 반드시 임포트 섹션에 위치하는 것이 아니기 때문입니다. 실제로 임포트 섹션을 생성하지 않고 데터 섹션에 임포트 테이블을 두는 경우도 종종 볼 수 있습니다. 이러한 경우에는 섹션 헤더에 포함된 정보만으로는 임포트 테이블을 찾을 수가 없는 것은 당연하겠죠. 로더의 입장에서 섹션 헤더의 정보는(섹션의 파일상/메모리 상의 위치와 사이즈 정보) 섹션 헤더에 기록된 파일의 위치에서부터 지정된 사이즈 만큼의 데이터를 메모리 상의 지정된 위치로 복사하는데 필요할 뿐 입니다. 그 이상도 그 이하도 아니죠. 더구나 로더는 디스크 상에 임포트 테이블이 어디에 위치하는지 알 필요가 없습니다. 디스크 상에서 임포트 테이블을 찾아 따로 로딩하는게 아니기 때문입니다. 섹션을 로딩하는 과정에서 섹션 데이터의 일부인 임포트 테이블은 자연스럽게 메모리 상에 위치하게 되는 것이죠. 이러한 이유로 메모리에 로드되기 전 즉 파일 상태에서의 임포트 테이블의 위치를 직접적으로 가르키는 정보는 PE 파일 어디에도 저장되어 있지 않습니다. 그럼에도 불구하고 필요에 따라 파일 상에서 임포트 테이블을 찾아야 한다면 그 방법은 데이터 디렉토리에서 찾을 수 있습니다.좀 더 자세히 알아볼까요?  데이터 디렉토리의 두번째 엔트리인 IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT에는 임포트 테이블이 시작되는 가상 주소의 RVA값과 사이즈가 저장되어 있습니다. 파일 상태에서야 임포트 테이블의 주소를 알 필요가 없었지만, PE 파일이 메모리에 완전히 로드된 다음에는 임포트 테이블을 찾아 임포팅에 필요한 작업을 해주어야 하기 때문에 이러한 정보를 유지하고 있는 것이죠. 어쨌든 임포트 테이블의 RVA 값을 알 수 있다면 파일 상태에서의 임포트 테이블의 위치도 어렵지 않게 알 수 있습니다. 아래 [그림 4]를 봐주세요.

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[그림 4] StudPE로 살펴본 Import Table 정보

[그림 4]의 빨간 박스 부분을 살펴보면 재미있게도 PE 파일에는 존재하지 않는 정보가 보입니다. "Raw"라는 항목인데요 PE 파일에서 "raw"라는 단어는 메모리에 로드되기 전의 상태를 의미합니다. [그림 4]에서의 "Raw"는 RawOffset 즉 파일 상에서의 위치를 의미하는 것이겠죠. 지난 이야기에서 알아본 바와 같이 데이터 디렉토리에는 VirtualAddress와 Size 정보 밖에는 없습니다. 그렇다면 StudPE는 어떠한 방법으로 파일 상에서의 임포트 테이블의 위치를 알 수 있었을까요? [그림 5]을 봐주세요. 

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[그림 5] StudPE로 살펴본 섹션 테이블 정보

[그림 5]에서 살펴본 임포트 테이블의 RVA값은 0x2030 입니다. 따라서 임포트 테이블은 [그림 5]에 나타난 섹션 중 .rdata 섹션에 위치하고 있음을 알 수 있습니다. .rdata 섹션(RVA 0x2000)의 RawOffset 즉 파일 상에서의 위치가 0xA00 이므로, 임포트 테이블(RVA 0x2030)의 파일 상의 위치는 당연히 0xA30이 되겠죠. 생각보다 쉽네요. 지금까지의 내용을 정리해 보겠습니다.

  • 임포트 섹션이 존재하는 경우 임포트 테이블은 대부분 임포트 섹션의 시작점에 위치한다. 하지만 반드시 시작점에 있어야 하는 것은 아니며 임포트 섹션내 아무 곳에나 위치하는 것이 가능하다
  • 임포트 테이블은 임포트 섹션에만 존재해야 하는 것은 아니다. 다시 말해 임포트 섹션을 생성하지 않고 데이터 섹션등에 임포트 테이블을 두는 것이 가능하다.
  • 섹션 헤더에 포함된 임포트 섹션에 대한 정보는 로딩 과정 중 파일 상에서 임포트 섹션을 식별하고 메모리에 로딩하기 위해 사용할 뿐이다. 임포트 섹션에 대한 섹션 헤더 정보는 임포트 과정과는 무관하다.
  • PE 파일이 메모리에 로딩되고 나면 임포트 어드레스 테이블(IAT)을 수정해 주어야 한다. 따라서 로더는 메모리 상에서 임포트 테이블(IAT의 주소 정보를 가지고 있음)의 위치를 알 수 있어야 하는데, 이 정보는 데이터 디렉토리의 두번째 엘리먼트인 IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT 에 저장되어 있다.
  • 로더가 파일 상태에서의 임포트  테이블의 위치를 알 필요는 없기 때문에 PE 파일 포맷 내에 임포트 테이블의 RawOffset 값을 직접 저장하고 있는 필드는 존재하지 않는다.
  • 파일 상태에서 임포트 테이블의 주소는 섹션 헤더 정보와 데이터 디렉토리에 기록된 정보를 비교하여 확인할 수 있다.

임포트 테이블을 메모리상에서 또는 파일 상에서 어떻게 찾아야 하는지 감이 좀 잡히셨나요? [그림 1]의 그림이 메모리상에서 임포트 테이블의 위치를 나타내고 있다는 사실도 이해되시죠? 이제 임포트에 대한 이야기를 마무리 할 시간이 된 것 같습니다. 

임포트 과정
지금부터는 [그림 1]을 봐주시면 됩니다. 임포트와 관련되어 알아두어야 할 구조체는 임포트 테이블을 구성하는 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR와 ILT와 IAT를 구성하는 IMAGE_THUNK_DATA 그리고 임포트할 함수의 이름을 저장하고 있는 IMAGE_IMPORT_BY_NAME 뿐입니다. 사실 그 다지 복잡할 것이 없는 구조이죠. 각 구조체간의 관계는 [그림 1]을 통해 정리하시면 되겠습니다. 

지금까지의 내용만으로도 충분히 임포트 과정을 이해할 수 있을 것이라 생각합니다만, 그래도 한 번 더 정리해 보도록 하겠습니다. 

1. PE 파일을 메모리에 로드한 후 데이터 디렉토리의 두번째 엔트리인 IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT로 부터 임포트 테이블의 주소를 구한다.

2. 임포트 테이블을 구성하는 각각의 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR로 부터 임포트 할 DLL의 이름을 알아낸다.

3. 해당 DLL을 위한 공간을 확보하고 DLL을 메모리에 맵핑시킨다.

4. ILT(Import Lookup Table)로 부터 임포트할 함수의 이름 또는 ordinal 값을 알아낸다.

5. 위의 정보를 이용하여 임포트할 DLL의 익스포트 테이블로 부터 실제 함수의 주소를 알아낸다.

6. 알아낸 함수의 주소를 IAT에 기록한다.

-.-; 비교적 간단하지 않나요? IAT를 업데이트 하는 것은 로더의 몫이므로 우리는 바인딩 전의 모습만 정확하게 만들어 주면 되겠습니다. 그런데 작업하기 전에 한가지를 더 알아야 하겠군요. 바로 익스포트에 관련된 정보입니다. 

To be Continue ...



출처 - http://zesrever.tistory.com/54

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[조립하면서 배우는 PE] 다섯번째 이야기 : PE Header(3) - Data Directory Reverse Engineering

리버싱 2017. 1. 10. 16:33

다섯번째 이야기입니다. 이번 이야기는 좀 짧을 것 같네요. ^^; Data Directory 자체보다는 Data Directory가 가르키는 자료 구조들이 중요하죠. 어쨌든, 자~ 빠.아져 볼.까요?  

Data Directory 
데이터 디렉토리는 PE 헤더의 마지막에 위치한 128bytes 사이즈의 배열입니다.(여기에 대해서는 사실 확인 작업이 좀 필요할 것 같습니다. 누차 밝혀온 것 처럼 데이터 디렉토리는 옵션이어서 존재하지 않을 수도 있고 존재하는 경우 16개의 엔트리를 가져야 한다고 했습니다. 이호동님께서 저술하신 "Windows 시스템 실행 파일의 구조와 원리"의 76page 표2-4와 80page의 설명을보면 데이터 디렉토리의 엘리먼트 개수는 무조건 16이라고 못박아 놨더군요. 하지만 최근의 인터넷 상의 논의들을 살펴보면 반드시 16개일 필요는 없는 것 같습니다. 제가 직접 확인해보지 못한 관계로 사실로 규정하기는 어렵지만, 사실 실험 자체가 어려운 것은 아니라 곧 확인하고 연재 마치기 전에 결과를 말씀드리도록 하겠습니다. ) 각 배열 구성 요소(이하 엘리먼트)들은 IMAGE_DATA_DIRECTORY 타입을 가지는데 아래와 같이 정의 되어 있습니다. 

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

Optional Header의 뒷부분에 있던 NumberOfRvaAndSize 라는 이름의 필드가 데이터 디렉토리의 엘리먼트 수를 저장하고 있다고 했던 것 기억나시죠? 위 구조체를 보면 필드의 이름에 이유가 있음을 알 수 있을 것입니다. 
 데이터 디렉토리의 각 엘리먼트는 익스포트 테이블, 임포트 테이블 등 PE 파일에서 중요한 역할을 담당하는 개체들의 위치(VirtualAddress)와 크기(Size)에 대한 정보를 가지고 있습니다. 아래 데이터 디렉토리의 전체적인 모양을 그려두었습니다.
 

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위 그림에 나타나있는 데이터 디렉토리내의 엘리먼트의 데이터 타입은 이름만 다르고 실제 모양은 모두 같습니다. 예를 들어 IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT도 IMAGE_DATA_DIRECTORY  로 정의되어 있으며 IMAGE_DIRETORY_ENTRY_IMPORT도 IMAGE_DATA_DIRECTORY로 정의되어 있습니다.  또한 0-15번까지의 엔트리만 유효한 값을 가지고 있으며 맨 마지막 엘리먼트는 데이터 디렉토리의 끝을 나타내기 위해 8byte 전체가 0x00으로 채워져 있습니다. (이것만 봐도 데이터 디렉토리의 엘리먼트가 꼭 16개가 아니라도 될 것 같다는 생각이 듭니다. 16개로 고정되어 있는 것이라면 끝을 나타내는 엘리먼트가 필요없겠죠) 

15개의 엘리먼트 모두를 알아두어야 하는 것은 아닙니다. 일단 색칠되어 있는 부분들은 알아야 하는데 처음 공부하는 분들은 첫번째 엘리먼트(EXPORT), 두번째 엘리먼트(IMPORT), 열번째 엘리먼트(TLS) 정도만 공부하면 되겠습니다. 좀 더 익숙해지면 지연로딩에 관련된 항목들도 공부해야 하는데 처음부터 완벽할 필요는 없죠. ^^;  

IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT : 익스포트 테이블의 메모리 상에서의 시작점과 크기에 대한 정보를 가지고 있습니다. 익스포트 테이블은 대부분 DLL에 존재합니다. 익스포트 테이블에 대한 자세한 이야기는 뒤에서 다루도록 하겠습니다. 

IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT : 임포트 테이블의 메모리 상에서의 시작점과 크기에 대한 정보를 가지고 있습니다. 아마 가장 먼저 공부해야 하고 가장 잘 알아야 하는 부분일 것 같습니다. 리버싱을 하다보면 메뉴얼 언패킹을 하는 경우가 있는데, 이 때 이 엘리먼트가 가르키는 임포트 테이블에 대한 지식이 매우 유용하게 사용되기 때문이죠. 여섯번째 이야기가 바로 임포트 테이블에 관한 것입니다. ^^;

IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC : 재배치와 관련된 데이터 구조에 대한 시작점과 크기 정보를 가지고 있습니다. 재배치는 일반 EXE 파일과는 무관하며 DLL과 연관되어 있습니다. 역시 자세한 이야기는 뒤에서 살펴보도록 하죠 ^^;

IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_TLS : 리버서의 입장에서 TLS는 TLS callback 함수를 이용한  안티 리버싱 테크닉 때문에 알아두어야 합니다. 자세한 이야기는 여기를 참고하세요. 


PE 제작하기  4 : 데이터 디렉토리 채우기 

Step 1: 데이터 디렉토리를 위한 공간 128bytes를 추가합니다. MyFirstPE를 열어 Ctrl+0(숫자)을 누른후 128bytes를 추가하면 되겠습니다. 완성된 모습은 아래와 같습니다. 

사용자 삽입 이미지



끝났습니다. ㅠ.ㅠ; 어이없죠?  사실 우리는 MessageBox를 임포트해서 사용할 것이기 때문에 두번째 데이터 디렉토리와 열세번째 데이터 디렉토리를 채워줘야 하는데요... 이 작업은 여섯번째 이야기에서 하려고 합니다. 아무래도 임포트를 이해해야 하기 때문에... 

맺음말 
^^; 지금은 오후 9시입니다. 허무해 하신 분들을 위해 빨리 작업해서 이 밤이 다가기 전에 여섯번째 글을 올리도록 하겠습니다. 즐핵하세요~


출처 - http://zesrever.tistory.com/59

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[조립하면서 배우는 PE] 네번째 이야기 : PE Header(2) Reverse Engineering

리버싱 2017. 1. 10. 16:31
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번째 이야기입니다.점점 복잡해지기 시작하네요. 그렇다고 매우 어렵거나 이해하기 어려운 정도의 수준은 아니니까 편한 마음으로 읽어보시기 바랍니다. 지난 세번째 이야기에서는 PE Header 중 FileHeader 부분까지 알아보았습니다. 이번 이야기는 PE 파일의 구성 요소 중에서도 가장 중요한 OptionalHeader에 대해서 알아보려고 합니다. 

   [그림 1] Optional Header



Optional Header 
한번쯤 구글 신에서 PE 파일에 대한 기도를 올려보신 분들은 익히 들어서 알고 계시겠지만 Optional Header는 그 이름과는 다르게 절대로 옵션이 아닙니다. Optional Header는 PE 파일의 논리적 구조에 대한 매우 중요한 정보를 담고 필수 적인 구성 요소입니다. [그림 1]에서 볼 수 있듯이 PE 헤더의 마지막 구성 요소인 Optional Header는 30개의 필드와 1개의 데이터 디렉토리로 구성되어 있습니다. 필드 수부터 압박을 느끼게 하는 군요. 하지만 매우 다행스럽게도 지금까지 알아본 다른 헤더와 마찬가지로 전체 필드를 모두 알아야 하는 것은 아닙니다. Optional Header를 구성하는 30개의 필드 중 알아두어야 하는 필드는 대략 열 몇개 정도입니다. 먼저 알아두어야 할 필드들을 하나씩 살펴보도록 하겠습니다. 

  • Magic(2bytes) : Optional Header의 시작 위치에 존재하는 필드로 Optional Header를 구분하는 시그너춰로 사용됩니다. 이 값은 0x10B로 고정되어 있습니다.
  • AddressOfEntrypoint(4bytes) : 흔히 엔트리 포인트라고 부르는 필드로 PE 파일이 메모리에 로드된 후 맨 처음 실행되어야 하는 코드의 주소를 담고 있습니다. 주소값이므로 당연히 4bytes 사이즈를 가지겠죠. 주의할 점은 이 필드에는 Virtual Address가 아닌 RVA 값 즉 ImageBase로 부터의 offset 이 기록된다는 사실입니다. 일반적으로 엔트리 포인트는 .text 섹션(실행 코드를 담고 있는 메모리 영역)의 시작점인 경우가 대부분이기 때문에 이 값은 후에 알아볼 .text 섹션 헤더의 VirtualAddress 값과 일치하는 경우가 많습니다. (섹션 헤더에 있는 VirtualAddress는 해당 섹션의 메모리 상의 시작점을 가르킵니다.) 이 필드에 대해서는 이번 이야기의 후반부에 PE를 제작할 때 좀 더 자세히 알아보게 될 것입니다.


  • ImageBase(4bytes) : 여러  차례 언급되었던 내용이죠. 로더는 PE 파일을 로드할 때 ImageBase값을 참조하여 가급적이면 ImageBase부터 로드하려고 시도합니다. EXE 파일의 경우 가상 메모리 공간에 가장 처음 로드되므로 항상 ImageBase에 로드됩니다. 하지만 DLL의 경우 ImageBase로 지정된 주소 공간이 다른 모듈에 의해서 이미 사용 중인 상황이 발생할 수 있습니다. 이러한 경우 로더는 해당 DLL을 다른 곳에 로드하고 재배치를 작업을 수행하게 됩니다. 대부분의 링커는 이 값을 0x00400000(EXE의 경우), 0x10000000(DLL의 경우) 로 설정합니다. 이 값은 링커 옵션 중 BASE 옵션을 이용하여 수정이 가능합니다.
  • SectionAlignment(4bytes) : Alignment(정렬)는 아키텍쳐와 깊은 연관 관계를 가지고 있는 개념으로 퍼포먼스에 많은 영향을 끼칩니다. 자세한 내용은 구글신에게 기도를 드려보시고 응답이 없으시면 따로 질문해주세요. 네번째 이야기는 좀 내용이 많아 alignment에 대한 개념은 생략하겠습니다. 어쨌든 Section Alignment는 각 섹션이 메모리 상에서 차지해야 하는 최소의 단위로 이해하시는 것이 정신 건강에 좋습니다. 예를들어 Section Alignment의 값이 4096이고 .text 섹션의 크기가 100bytes라면 실제로 메모리 상에서 .text 섹션은 4096bytes를 차지하게 된다는 것이죠.  만약 .text 섹션이 5000bytes라면 어떻게 될까요? Section Alignment는 단위라 했으므로 총 2개 단위 즉 8192 bytes만큼을 차지하게 될 것입니다. 더불어 이러한 이유때문에 각 섹션은 Section Alignment x n의 위치에서 시작하게 됩니다.[그림 2]를 참고하세요. PE에 대한 공식/비공식적인 문서를 살펴보면 Section Alignment 먼트는 page 사이즈 즉 4096보다 작을 수 없다고 되어 있습니다. 재미있는 사실은 이러한 진술과는 무관하게 linker 옵션 중 ALIGN 옵션을 이용하면 4096보다 작은 값을 지정할 수 있다는 것이구요. 실제로 제한적인 상황에서는 Section Alignment 값이 4096보다 작아도 실행하는데는 지장이 없다는 것입니다. 여기까지의 내용이 복잡하면 지금은 이렇게만 알아두면 되겠습니다. 
      
      - 메모리 상에서 각 섹션은 Section Alignment x n 번지에서 시작한다. 
      - 메모리 상에서 하나의 섹션은 Section Alignment x m 사이즈를 가진다. 
      - 일반적으로 Section Alignment의 값은 페이지 사이즈와 동일한 4096 값을 사용한다.
  • FileAlignment : SectionAlignment가 메모리 상에서의 섹션 정렬과 관련있었다면 FileAlignment는 디스크 상에서의 섹션 정렬과 관련있는 필드입니다. 개념은 SectionAligment와 동일합니다. 이 값은 512부터 65535사이의 2의 n승 형태의 값을 사용하도록 약속되어 있습니다. 512, 1024, 2048 ... 뭐 이런식이죠. 우리는 512를 사용할 것입니다. (만약 이 값이 SectionAlignment와 동일하다면 디스크 상의 PE 파일의 모습이나 메모리 상의 PE 파일 모습은 예외적인 상황을 제외하면 100% 같습니다.
  • SizeOfImage  : 메모리 상에 로드된 PE 파일의 총 사이즈를 의미합니다.  이 값은 SectionAlignment x n의 형태가 됩니다. 자세한 계산 방법은 직접 PE 제작을 하면서 알아보도록 하죠.
  • SizeOfHeader : 디스크 상에서의 헤더의 총 사이즈를 의미합니다. 이 부분은 그림을 보고 이해하는 것이 더 좋을 것 같군요. ^^;  아래 [그림 2]를 봐주세요. 

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                     [그림 2] PE 파일 각 구성 요소의 사이즈

     [그림 2]는 잘 이해해 두는 것이 좋을 것 같습니다. 실제 PE 파일을 제작하기 위해서 꼭 필요한 지식입니다. 위 그림을 보면 SizeOfHeader는 DOS header에서 패딩을 포함한 section header의 끝까지의 사이즈를 의미함을 알 수 있습니다. 이 값은 파일 상태에서 계산한 것으로 항상 FileAlignment x n 값을 가집니다. 실제 PE 파일이 메모리에 로드되면 SizeOfHeaders의 값이 SectionAlignment x n 형태로 변경되어야 하겠지만 이 값 자체는 로더에 의해서만 사용되는 값이라서 메모리에 로드된 후에도 변경되지 않고 그대로 유지됩니다.
  • MajorSubsystemVersion, MinorSubsystemVersion : Win32 애플리케이션의 경우 버전을 4.0으로 해야 합니다. 따라서 대부분의 경우 MajorSubsystem 값은 4, MinorSubsystem 값은 0이 됩니다.
  • SizeOfStackReserve, SizeOfStackCommit : 이 값은 Stack 영역으로 예약된 메모리의 사이즈와 할당된 메모리의 사이즈 값을 가집니다. 보통 스택 영역으로는 1page를 할당하며 16page를 예약해 둡니다. 따라서 대부분의 경우 SizeOfStackReserve 값은 0x10000, SizeOfStackCommit 값은 0x1000이 됩니다.
  • SizeOfHeapReserve, SizeOfHeapCommit : Heap 사이즈에 대한 정보라는 점만 빼고 위와 같습니다.
  • Subsystem : Console용 애플리케이션인 경우 Windows CUI(0x3)을 GUI용 애플리케이션인 경우 Windows GUI(0x2)값을 가져야 합니다.


PE 제작하기 3 : Optional Header 만들기(Data Directory 제외, 다음글에서 다룹니다)

중요한 필드들의 정보를 알아보았습니다. 이제 OptionalHeader를 직접 만들어 보도록 하겠습니다. 먼저 OptionalHeader가 어떤 모양으로 선언되어 있는지 살펴보도록 하겠습니다. 

  typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
      //
      // Standard fields.
      // 
      WORD    Magic;
      BYTE    MajorLinkerVersion;
      BYTE    MinorLinkerVersion;
      DWORD   SizeOfCode;
      DWORD   SizeOfInitializedData;
      DWORD   SizeOfUninitializedData;
      DWORD   AddressOfEntryPoint;
      DWORD   BaseOfCode;
      DWORD   BaseOfData; 
      //
      // NT additional fields.
      // 
      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;
 

컥~ 정말 많습니다. 뭐 안될 것 있겠습니까? 일단 부딪혀보도록 하죠. 

Step 1:  먼저 데이터 디렉토리를 제외한 나머지 필드들을 채워나갈 것이므로 96bytes 사이즈의 빈 공간을 생성합니다. 그 다음 Magic 넘버(2bytes)를 기록해야 하겠습니다. 앞에 설명한 대로 0x10B로 채우면 됩니다. 리틀엔디언 잊지 마시구요. 그 다음에는 MajorLinkerVersion과 MinorLinkerVersion을 채워야 하겠습니다. 위 구조체 선언에서 알 수 있는 것처럼 각 각 1byte를 차지하고 있습니다. 고맙게도 이 필드는 0으로 채워도 실행에는 아무런 지장이 없습니다. 0으로 채우도록 합니다. 

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Step 2: SizeOfCode와 SizeOfInitializedData, SizeOfUninitializedData를 채울 차례군요. 먼저 이 필드들의 값은 Windowx XP에서 실험해 본 결과 실행과는 별 상관없어 보입니다. 따라서 이 값을 0으로 채워도 무방하겠습니다.(물론 이 필드로부터 Code 사이즈등을 읽어내는 프로그램이 있다거나 ntdll.dll에 구현된 로더가 이 값을 참조하도록 수정된다면 이야기가 달라지겠죠) SizeOfCode는 IMAGE_SCN_CNT_CODE 속성을 가진 섹션들의 총 사이즈를 담고 있는 값입니다. FileAlignment x n 형태의 값을 가지게 됩니다. 이미 언급한대로 0으로 채워도 무방하지만 조금더 성의를 보여 0x200(512bytes, 나중에 FileAlignment 값으로 512를 사용할 것입니다. 또한 우리가 사용할 코드는 메시지 박스 하나 띄우는 코드라 512bytes 안에 충분히 들어갈 것 입니다.)  SizeOfInitializedData와 SizeOfUninitizedData는 각각 IMAGE_SCN_CNT_INITIALIZED_DATA  속성과 IMAGE_SCN_CNT_UNINITIALIZED_DATA 속성을 가지는 섹션의 총 사이즈입니다. 실행과 별 관계없으므로 설명을 간략하게 하기 위해 일단 0으로 채우도록 하겠습니다. 


Step 3: 으흠.. 첫번째 고비를 만났습니다. ^^; AddressOfEntryPoint 값을 채워넣어야 하겠습니다. 반드시 그럴 필요는 없지만 일반적으로 AddressEntryOfEntryPoint는 코드 섹션(.text)의  시작점을 가르키는 경우가 대부분입니다. MyFirstPE.exe 역시 .text 섹션의 시작점을 AddressOfEntryPoint로 삼을 것입니다. 그렇다면 이미지 상태의 PE 파일(메모리에 로드된 PE파일)에서 첫번째 섹션의 시작점을 계산해보면 되겠군요.(코드 섹션인 .text를 MyFirstPE.exe의 첫번째 섹션으로 등록할 것입니다. 

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물론 .text 섹션이 반드시 첫번째 섹션일 필요는 없습니다.) 옆의 그림을 봐주세요.옆의 그림을 이해하는데 가장 중요한 사실은 이미지 상태의 PE 파일에서 각 섹션은 SectionAlignment x n 번지에서 시작해야 한다는 것입니다. ImageBase값을 0x00400000 설정할 것이므로 그 다음 alignment 지점은 0x00401000이 되겠군요. 또한 DOS header부터 section table까지의 총 사이즈가 0x1000 bytes를 초과하지 않으므로 0x00401000이 이미지 상태에서 .text 섹션의 시작 주소가 됩니다. AddressOfEntryPoint는 RVA 값이므로 0x00401000 - 0x00400000 = 0x1000이 됩니다. Alignment에 대한 개념만 확실하면 그리 어렵지 않은 문제죠. 이제 AddressOfEntryPoint의 값을  0x1000으로 설정해 주세요.

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Step 4: BaseOfCode와 BaseOfData를 채워나갈 차례입니다. PE를 공부하다보면 가끔 의아할 때가 있는데요 이 필들들도 그러한 느낌을 받게 하는군요. 이 필드들은 매우 중요해 보이지만 실제로 ntdll.dll에 구현되어 있는 로더는 이 필드를 사용하지 않는 것 같습니다. 모두 0x0으로 채워도 실행에는 아무런 문제가 없습니다. 그래도 표준을 따른다는 의미로 정상적인 값으로 채워보도록 하죠. 이 필드는  코드 섹션의 시작점과 데이터 섹션의 시작점을 가르키는 RVA 값입니다. 우리의 경우 BaseOfCode는 0x1000, BaseOfData는 0x2000 으로 하면 되겠습니다. (이해되지 않으면 Step 8의 그림을 참조하세요.)

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Step 5: ImageBase는 0x00400000 으로 설정하겠습니다. 

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Step 6: SectionAlignment는 0x1000, FileAlignment는 0x200으로 채우도록 하겠습니다. 

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Step 7: MajorOperatingSystemVersion 부터 Win32VersionValue는 아래 그림과 같이 채워주세요. 자세한 내용은 구글신에게 기도롤... (Windowx XP에서 테스트해 본 결과 MajorSubsystemVersion 외에는 실행에 영향을 끼치지 않습니다. ) 

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Step 8: SizeOfImage는 아래의 그림 하나로 설명이 될 것 같군요. ^^ 0x4000으로 채웁니다. 

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Step 9: SizeOfHeaer값을 채울 차례입니다. 설명은 앞에서 했습니다. 0x200(512)으로 채웁니다. 

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Step 10: 이번에는 Checksum 값이네요. 다행스럽게도 이 값은 사용되지 않습니다. 0x0으로 채웁니다. 

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Step 11: Subsystem입니다. 우리는 메시지 박스를 띄울 것이므로 Win32 GUI로 해야 겠습니다. 이 값을 0x2로 채웁니다. 

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Step 12: DllCharacteristics 입니다. 이 값은 DLL 초기화 함수(DllMain)를 언제 호출해야 하는지를 나타내는 flag 값입니다. 이 값은 아래와 같이 정의되어 있습니다만, 실제로 0x0으로 설정하여도 정상적으로 잘 동작합니다.(DllMain 함수는 실제로 아래의 값과 관계없이 항상 호출되는 것 같습니다.)

1Call when DLL is first loaded into a process's address space
2Call when a thread terminates
4Call when a thread starts up
8Call when DLL exits

일단 0x0으로 채우겠습니다.

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Step 13: SizeOfStackReserve, SizeOfStackCommit, SizeOfHeapReserve, SizeOfHeapCommit은 앞에서 설명한 대로 각각 16page(0x10000), 1page(0x1000) 값으로 채웁니다.

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Step 14: LoaderFlags : 지금은 사용하지 않는 필드입니다. Thanks.. 0x0 으로 채웁니다. 

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Step 15: 드디어 마지막입니다. NumberOfRvaAndSizes 차례군요. Windowx XP에서 실행한 결과 실행과는 별 관계없는 값이기는 합니다만, 마지막이고 하니 즐거운 마음으로 알아보죠. 이 필드는 쉽게 이야기하면 데이터 디렉토리 엔트리 개수라고 보시면 됩니다. 데이터 디렉토리가 옵션이기 때문에 필요한 필드죠. 우리는 데이터 디렉토리가 필요하므로 이 값은 0x10 즉 16으로 설정하면 되겠습니다.
(나중에 알아볼 기회가 있겠지만 LoaderFlags와 NumberOfRvaAndSizes는 안티 리버싱에 사용됩니다.) 

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맺음말
좀 긴 글이었던 것 같습니다. 그림도 많고. ^^; 포기하지 마시고 끝까지 고고싱~ 입니다. 다음글은 Data Directory에 관한 것입니다. 그럼 즐핵~ 하세요.



출처 - http://zesrever.tistory.com/58

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[조립하면서 배우는 PE] 세번째 이야기 : PE Header(1) Reverse Engineering

리버싱 2017. 1. 10. 16:29
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번째 이야기입니다. 이번에는 PE 헤더에 대해서 알아보도록 하겠습니다. PE 헤더는 좌측의 [그림 1]과 같이 크게 3부분으로 이루어져 있습니다. 첫번째 부분은 PE signature 로 이 값은 "50 45 00 00" 으로 고정되어 있습니다. 두번째 부분은 20bytes 고정 사이즈를 가지는 파일 헤더(IMAGE_FILE_HEADER) 입니다. 세번째 부분은  옵셔널 헤더(IMAGE_OPTIONAL_HEADER)로 보통은 224bytes 사이즈를 가지지만 원칙적으로 사이즈는 가변적입니다.

        [그림 1] PE 헤더의 구조





보다 자세하게 알아보도록 하겠습니다. 다음은 PE 헤더(IMAGE_NT_HEADERS)의 정의입니다. 

  typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
      DWORD Signature;
      IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
      IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
  } IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;


PE Signature(Signature)
이미 언급한 대로 4byte 사이즈의 데이터로 이 값은 항상 "50 45 00 00(PE\0\0)"으로 고정되어 있습니다. 

FileHeader(IMAGE_FILE_HEADER)
20bytes 사이즈의 구조체입니다. 파일 헤더는 주로 PE 파일의 물리적 모양에 대한 정보를 가지고 있습니다. 파일 헤더는 모두 7개의 필드로 구성되어 있는데 이 중에서 알아두어야 할 필드는 모두 4개 입니다. 구조체 선언을 먼저 살펴보도록 하겠습니다.

  typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
      WORD    Machine;
      WORD    NumberOfSections;
      DWORD   TimeDateStamp;
      DWORD   PointerToSymbolTable;
      DWORD   NumberOfSymbols;
      WORD    SizeOfOptionalHeader;
      WORD    Characteristics;
  } IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
 

위 필드 중 알아두어야 할 것은 [그림 1]에 명시되어 있는 Machine, NumberOfSections, SizeOfOptionalHeader, Characteristics 뿐입니다. 나머지 필드는 무시하여도 좋으며 직접 생성 시 모두 0으로 채울 것입니다. 

  • Machine은 CPU ID를 나타내는 데 IA32의 경우 이 값은 0x14c가 되어야 하며 IA64인 경우 0x200이 되어야 합니다.
  • NumberOfSections은 말 그대로 섹션의 개수를 의미합니다. 리버싱 중 섹션을 생성하거나 제거할 때는 반드시 이 값을 변경해 주어야 합니다.
  • SizeOfOptionalHeader는 파일 헤더 뒤에 오는 옵셔널 헤더의 사이즈를 의미합니다. 이 필드의 존재 자체만으로도 옵셔널 헤더의 사이즈가 고정되어 있지 않다는 사실을 알 수 있습니다. 옵셔널 헤더의 사이즈에 영향을 끼치는 것은 옵셔널 헤더에 포함되어 있는 데이터 디렉토리입니다. 일반적인 경우 데이터 디렉토리가 포함된 옵셔널 헤더는 224bytes를 차지하지만 데이터 디렉토리는 필요없는 경우 생략이 가능하기 때문에 데이터 디렉토리를 포함하지 않는 옵셔널 헤더는  96bytes(데이터 디렉토리의 사이즈는 128bytes 입니다.) 사이즈를 가지게 됩니다.
  • Characteristics는 말 그대로 PE 파일의 속성을 의미합니다. 이 필드는 PE 파일이 EXE 파일인지 DLL 파일인지, 재배치가 가능한가와 같은 정보를 담게 됩니다. 일반적인 실행 파일의 경우 0x10F 값을 가집니다. 이는 PE 파일이 EXE 파일이며 재배치 정보를 가지고 있지 않음을 의미합니다. 여기서 잠깐 재배치란 옵셔널 헤더에 지정되어 있는 ImageBase에 PE 파일을 로드할 수 없는 경우 로드 가능한 주소에 PE 파일을 로드하고 실행 코드 내에서 절대 주소 값 등을 변경하는 작업입니다. EXE 파일의 경우 가상 메모리 공간에 가장 먼저 로드되므로 항상 ImageBase에 로드가 가능하여 재배치가 절대로 발생하지 않습니다. 반면 DLL은 상황에 따라 ImageBase에 로드될 수 없는 경우가 발생하기 때문에 (ImageBase에 이미 다른 DLL 등이 로드된 경우) 재배치가 발생할 수 있습니다. MS의 재배치로 인한 성능 저하를 막기 위해 윈도우의 주요 DLL의 ImageBase 값을 세밀하게 조정해 놓았다는 것도 기억해 두면 좋을 것 같습니다.

PE 조립하기 2: PE Signature + FileHeader 생성 
옵셔널 헤더는 다음 글에서 알아보도록 하겠습니다. 이번 글에서는 파일 헤더까지만 생성해 보도록 하죠. 먼저 두번째 이야기에서 생성한 MyFirstPE.bin을 WinHex로 열어야 하겠죠.

Step 1. PE 시그너춰와 FileHeader를 위한 공간을 추가합니다. 각각 4bytes와 20bytes이므로 총 24bytes 공간을 추가하면 되겠습니다. WinHex의 경우 Ctrl+0을 누르면 추가 공간을 할당할 수 있습니다. 그림은 생략합니다. 

Step 2. [그림 2]에서 처럼 PE 시그너춰를 입력합니다. 

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[그림 2] PE 시그너춰 입력 (클릭 후 확대해서 보세요)

Step 3. FileHeader를 완성해야 합니다. 제일 먼저 Machine 값을 입력합니다. Machine 값은 IA32일 경우 0x14c로 입력하면 되겠습니다. 입력할 때는 리틀 엔디언임을 고려해서 입력해야 하며 Machine은 2bytes 사이즈를 가지므로 차례대로 4c 01을 입력하면 되겠습니다. 

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[그림 3] Machine 필드 채움(클릭 후 확대해서 보세요)

Step 4. NumberOfSections 필드를 채울 차례군요. 이 필드는 총 2bytes입니다. 우리가 최종적으로 생성할 실행 파일은 코드를 저장하기 위한 .text 섹션과 상수 데이터를 저장하기 위한 .rdata 섹션 그리고 임포트 한 API에 대한 정보를 담고 있는 .idata 섹션 이렇게 3개의 섹션을 가지게 될 것입니다. 그러므로 이 필드는 리틀 엔디언 방식임을 고려해서 차례대로 03 00 으로 채우면 되겠습니다.

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[그림 4] NumberOfSections 필드 채움(클릭 후 확대해서 보세요)

Step 5. TimeDateStamp와 PointerToSymbolTable, NumberOfSymbols 필드를 채웁니다. 이 필드는 각각 4bytes 사이즈를 가집니다. 일단 심볼과 관련된 두 개의 필드(PointerToSymbolTable, NumberOfSymbols)는 거의 사용되지 않는 필드이며 0으로 채워도 무방합니다. TimeDateStamp는 PE 파일이 생성된 시간을 1970년 1월 1일 00시를 기준으로하여 초단위로 기록해야 하는데 Windows XP에서 실험한 결과로는 역시 사용되지 않는 필드인 것 같습니다. 즉 0으로 채워도 실행하는 데는 아무런 지장이 없습니다. 이 필드 역시 0으로 채우겠습니다. 

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 [그림 5] TimeDateStamp, PointerToSymbolTable, NumberOfSymbols 필드 채움

Step 6. SizeOfOptionalHeader를 채울 차례입니다. Optional header는 데이터 디렉토리가 있는 경우 224 bytes, 데이터 디렉토리가 필요없는 경우 96bytes라고 이미 말한 바 있습니다. 우리는 임포트 섹션을 사용해야 하는데 이 경우 IAT 테이블에 대한 정보가 데이터 디렉토리에 기록되어야 하므로 (이에 대해서는 다음 글에서 알아볼 것입니다) 데이터 디렉토리가 필요합니다. 따라서 우리가 만드는 PE 파일의 Optional header 사이즈는 224bytes(0xE0)가 됩니다. 이 필드의 사이즈는 2bytes 이므로 차례대로 "E0 00"으로 채우면 되겠습니다. 

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[그림 6] SizeOfOptionalHeader 필드 채움


Step 7.  이제 마지막입니다. ^^; Characteristics 필드를 채울 차례군요. 2bytes 사이즈를 가지구요, 대체로 일반적인 애플리케이션은 0x10F 값을 가진다는 사실을 앞에서 알아보았습니다. 0x10F는 
Relocation Stripped, Executable Image, Line number stipped, 32bit machine expected 속성을 체크한 결과입니다. ^^; 자세한 내용은 Google 신에게 기도를 드려보세요~ (책임회피성발언...^^)
그렇다면 차례대로 "0F 01"을 채워나가면 되겠군요.

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[그림 7] Characteristics 필드 채움


맺음말 
그럭저럭 해볼만하지 않은가요? ^^; 다음 이야기는 PE 헤더 중 OptionalHeader에 관한 것입니다. 그럼 즐핵~하세요. 



출처 - http://zesrever.tistory.com/57

:

[조립하면서 배우는 PE] 두번째 이야기 : DOS header 와 DOS stub Code Reverse Engineering

리버싱 2017. 1. 10. 16:28
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번째 이야기입니다. 오늘은 그림을 종이에 못그렸습니다. 주변에 휴지는 많은데  종이는 없네요. ㅠ.ㅠ; 제 소중한 노트도 잃어버리고. 대신에 화이트 보드에 쓱쓱그려 올려봅니다.(한밤중에 찍은 사진이라 불빛은 도저히 어떻게 할 수가 없습니다)  이번에는 정말로 정말로 별거 없습니다. 그저 [그림 1]만 쓱쓰~윽 그려 낼 수 있으면 그걸로 땡입니다. 게다가 첫번째 이야기 때 이미 어느 정도 언급되었던 내용이라 크게 어려운 점은 없을 것입니다. 그래도 연재 후반부에 실제 PE 파일을 맹글때 필요한 내용들이므로 천천히 읽어보시기 바랍니다. 그럼 시작하죠. 

   [그림 1] DOS 헤더와 DOS 스텁 코드 



DOS 헤더
이미 첫번째 이야기에서 알아본 사실이지만 복습도 할겸 한 번더 설명드립니다. [그림 1]이 다 이해되시는 분들은 스킵하세요. DOS 헤더는 DOS와의 호환을 위해 유지되고 있는 헤더라고 보시면 됩니다. 실제로는 별 쓸모가 없습니다만, 어쨌든 PE 파일은 DOS 헤더로 시작합니다. DOS 헤더는 항상 64bytes 사이즈를 가지며 윈도우 내에서 IMAGE_DOS_HEADER 라는 구조체로 정의되어 있습니다. IMAGE_DOS_HEADER에 대한 정의는 머리만 아프게 하므로 생략하겠습니다만, 나중에라도 대충 살펴보면 DOS 헤더는  다 외울 수 없는 그리고 외울 필요도 없는 약 20개 가량의 멤버로 구성되어 있다는 사실을 알 수 있을 것입니다. 다행스럽게도 DOS 헤더의 멤버 중에서 기억해야 할 녀석들은 DOS 헤더의 처음 2bytes를 차지하는 e_magic과 마지막 4bytes를 차지하는 e_lfanew 뿐입니다. 나머지는 거의 필요없는 부분으로 나중에 PE 파일을 수작업으로 생성할 때 보겠지만 전부 0으로 채워도 아무 문제가 되지 않습니다.  DOS 헤더의 처음 2bytes를 차지하는 e_magic은 DOS 헤더의 signature로 [그림 1]에 보이는 것과 같이 항상 '4D 5A(MZ)' 값을 가집니다. DOS 헤더의 마지막 4bytes를 차지하는 e_lfanew는 PE 헤더의 시작점을 가르키는 오프셋 값입니다. 더불어 알아두어야 할 사실은 DOS 헤더의 시작 위치 즉 PE 파일의 시작 위치에 관한 것입니다. 디스크 상에서의 시작 위치야 당연히 파일의 시작점이 될테구요 메모리 상에서는 PE 헤더(그림 1에서 IMAGE_NT_HEADER)에 기록되어 있는 ImageBase가 시작 위치가 된다는 사실 다시 한번 기억해 두시기 바랍니다.  

DOS 스텁 코드 
별로 관심을 가지지 않아도 될 만한 부분입니다. 실제로 DOS 스텁 코드는 필수 구성 요소는 아니어서 DOS 스텁 코드가 없더라도 프로그램이 실행되는 데는 아무런 지장이 없습니다.그래도 알아두어야 할 내용이 있다면 DOS 스텁 코드는 프로그램을 도스 모드에서 실행시켰을 때 실행 되는 코드이며 보통은 "This program must be run under Microsoft Windows"라는 메시지를 출력하고 종료되는 코드가 삽입된다는 점과  오브젝트 파일을 링킹할 때 STUB 옵션을 이용하여 원하는 스텁 코드를 삽입할 수 있다는 점 정도만 알아두면 되겠습니다. 물론 그림을 보면 알겠지만 스텁 코드는 DOS 헤더 바로 다음에 위치한다는 점도 알아두시고요 더불어 사이즈는 고정되어 있지 않다는 점도 알아두세요.  

PE를 조립하자 1 : DOS Header 만들기
이제 PE의 전체 구조와 DOS Header에 대해서 알았으니 PE 파일 제작의 첫번째 단계로 DOS Header를 만들어 보도록 하겠습니다. 

준비물 : Hex 에디터(본 글에서는 WinHex를 사용했습니다.) 

제작과정 

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Step 1 : [그림 2]와 같이 WinHex를 실행시켜 64bytes 사이즈를 가지는 새로운 파일을 생성합니다. 








[그림 2] 64bytes 사이즈의 새로운 파일을 생성


Step 2: [그림 3]과 같이 처음 2bytes 부분의 값을 "4D 5A"로 수정합니다. DOS 헤더의 시그너춰인건 아시죠?

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[그림 3] DOS 시그너춰(e_magic) 입력 (클릭 후 확대해서 보세요)

Step 3: [그림 4]에서 처럼 마지막 4bytes (e_lfanew)의 값을 0x40(64)로 설정합니다. 우리는 DOS stub 코드를 사용하지 않을 것입니다.!!! 우리가 만들 PE 파일은 DOS 헤더 다음에 바로 PE 헤더가 오는 것이죠. 리틀엔디언임을 고려하여 40 00 00 00 으로 입력해야 합니다.

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[그림 4] PE 헤더의 시작 지점을 지정

Step 4: DOS Header가 완성되었습니다. 매우 쉽네요. 이 파일은 계속 사용해야 하므로 MyFirstPE.bin이라는 이름으로 저장하겠습니다.

맺음말

거의 첫번째 이야기의 복습판이군요. 정말로 별다른 내용이 없습니다. ^^; 세번째 이야기에서는 PE 헤더에 대해서 알아보도록 하겠습니다.


출처 - http://zesrever.tistory.com/56

:

[조립하면서 배우는 PE] 첫번째 이야기 : PE의 전체적인 구조 Reverse Engineering

리버싱 2017. 1. 10. 16:26

번째 이야기입니다. PE 파일을 수작업으로 만들어 가려면 당연히 전체적인 모습부터 알아야 겠습니다. 어떻게 생겨먹은 놈(공식적으로 PE의 성별에 대해서 확인된 바는 없습니다. ^^;) 인지를 알아야 조립을 할 수 있겠죠. PE 파일의 전체적인 구조는 [그림 1]과 같습니다.  PE 파일의 전체적인 구조를 공부할 때는 "PE 파일은 디스크 상의 모습과 메모리 상의 모습이 거의 같다"라는 것과 PE 파일의 구성 요소, 그리고 각 구성 요소의 시작점을 찾는 방법을 잘 알아두어야 합니다


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[그림 1] PE File의 전체적인 모양 (클릭 후 확대해서 보세요)



PE 구성 요소
PE는 DOS header, DOS stub code, PE header, Section table 및 1개 이상의 섹션으로 구성됩니다.  각 구성 요소에 대해서는 차근차근 공부해 나갈 것입니다. 지금은 자세한 내용보다는 전체적인 구조에 대해서 파악하는 것이 중요합니다. 이에 맞춰 각 구성 요소의 명칭과 구성 형태를 [그림 1]을 참고하여 스스로 그림으로 그려낼 수 있도록 노력하면 되겠습니다. 한가지만 더 언급하자면 DOS stub 코드는 PE 파일의 필수 구성요소가 아니라서 생략이 가능합니다. 


각 구성 요소의 시작 위치 계산 방법

DOS header : PE 파일은 DOS header로 시작합니다. 따라서 디스크 상에서는 파일의 첫부분이 DOS header가 됩니다. 메모리 상에서 PE 파일은 ImageBase에서 시작하므로 DOS header는 ImageBase에서 찾을 수 있습니다.간단하게 확인해 보도록 하죠. 먼저 calc.exe를 StubPE를 이용하여 열어보겠습니다. [그림 2]는 StudPE를 통해 살펴 본 PE 헤더 일부입니다.  ImageBase 값이

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01000000이군요. 메모리에 로드된 PE 파일의 시작점이 01000000 번지라는 이야기입니다. 디버거를 하면 간단하게 확인이 가능합니다. calc.exe를 ollydbg로 오픈해 보죠. 오픈 후에는 [그림 3]처럼 우측 하단의 [데이터 윈도우]를 클릭하고 Ctrl+G(Goto)를 눌러 01000000을 입력합니다 

[그림 2] calc.exe의 ImageBase 값


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[그림 3]  메모리상 0x01000000 번지로 이동(확대해서보세요)

이동하여 살펴보면 [그림 4]처럼 데이터값 4D 5A(MZ)를 발견할 수 있습니다.

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[그림 4] calc.exe가 로드된 후 0x01000000번지의 내용

MZ은 DOS 개발자 중 한명인 Mark Zbikowski라는 분의 이니셜로 DOS header의 시그너춰로 사용됩니다. 이로써 0x01000000번지 즉 ImageBase에 DOS header가 로드되어 있음을 확인할 수 있습니다. 

DOS Stub Code :  윈도우용 애플리케이션을 도스 모드에서 실행시킨 경우 애플리케이션이 정상적으로 동작되지 않습니다. 이러한 경우 윈도우는 애플리케이션 대신에 스텁 코드를 실행시킵니다. 스텁 코드에는 DOS 모드에서 실행 가능한 프로그램이면 어느 것이나 삽입이 가능합니다. 스텁 코드는 DOS header 바로 뒤에 위치합니다. DOS header의 사이즈는 64bytes로 고정되어 있기 때문에 디스크 상에서나 메모리 상에서 DOS 스텁 코드는 시작점으로 부터 64bytes만큼 떨어진 곳에서 찾을 수 있습니다.  

PE Header : 디스크 상이나 메모리 상에서 PE 헤더의 위치는 DOS header에 있는 e_lfanew 값을 이용하여 계산할 수 있습니다. e_lfanew는 4byte 크기의 데이터로 DOS header의 마지막에 위치합니다. e_lfanew에는 파일의 시작점에서 부터 PE 헤더까지의 오프셋 값이 저장되어 있습니다. 간단하게 확인해 보도록 하겠습니다. Hex 에디터로 calc.exe를 열어 e_lfanew 값을 확인합니다. e_lfanew 는 DOS header의 마지막 멤버로 DOS header 시작점으로 부터 60byte 만큼 떨어진 곳에 위치합니다. 
확인된 e_lfanew 값을 DOS header 시작 주소(PE 파일 시작 주소)에 더해주면 PE 헤더(PE헤더는 "50 45 00 00"으로 시작합니다)를 찾을 수 있습니다.  이는 디스크상에서나 메모리상에서 모두 동일합니다. [그림 5]를 참고하세요. 

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  [그림 5] PE 헤더 찾기 (확대해서 보세요)

섹션 테이블 : 섹션 테이블은 PE Header 바로 뒤에 위치합니다. 따라서 섹션 테이블을 찾으려면 PE 헤더 시작 주소에서 PE header 사이즈를 더해 주면 될 것입니다. 이는 메모리 상 PE나 디스크 상의 PE가 모두 동일합니다. 나중에 좀 더 자세히 알아보겠지만 PE 헤더는 PE signature(4 bytes 고정)와 File Header(20bytes 고정) 그리고 Optional Header(기본 : 224bytes, 변할 수 있음) 로 구성되어 있습니다. 따라서 PE 헤더의 사이즈는 24bytes + Optional Hedaer 사이즈가 됩니다. Optional Header의 사이즈는 File Header에 저장되어 있으므로 어렵지 않게 알아낼 수 있습니다.
 
섹션의 위치 : 각 섹션의 위치는 섹션 테이블에 저장된 섹션 헤더을 통해서 확인 가능합니다. 섹션 헤더에는 해당 섹션의 위치와  관련하여 VirtualAddress라는 값과 PointerToRawData라는 값이 저장되어 있습니다. 둘 다 offset 값인데 PointerToRawData는 디스크 상의 섹션의 위치를 가르키는 offset 값이고 VirtualAddress는 메모리 상에서의 section의 위치를 가르키는 offset 값입니다. 이러한 사실로 부터 우리는 [그림 1]에 나타난 것처럼 디스크 상에서의 섹션의 위치와 메모리 상에서의 섹션의 위치가 같지 않을 수도 있다는 사실을 유추해 볼 수 있겠습니다. 이 부분은 섹션에 대해서 좀 더 자세히 다룰 때 함께 알아보도록 하겠습니다. 여기서는 간단히 확인만 하도록 하겠습니다. 먼저 디스크 상에서의 섹션의 위치입니다. calc.exe를 계속 사용하도록 하죠. [그림 6]에서 처럼 StudPE로 calc.exe를 열어 section header를 살펴보겠습니다. 

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    [그림 6] calc.exe의 섹션 헤더

.text 섹션의 RawOffset 값이 0x400임을 알 수 있습니다. 이는 디스크 상의 .text 섹션이 파일의 시작점으로 부터 0x400 떨어진 곳에서 시작한다는 것을 의미합니다. 이를 확인하기 위해 [그림 7]에서 처럼 마우스 오른쪽 버튼을 클릭한 후 "GoTo Section Start"를 선택하여 .text 섹션의 시작 위치로 이동해보겠습니다.

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[그림 7] calc.exe의 .text 시작점으로 이동

시작 위치로 이동하였으면 [그림 8]을 봐주세요. 

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[그림 8] calc.exe의 .text 섹션(on disk, 클릭해서 확대 후 보세요)

.text 섹션으로 이동 후 StudPE의 HexViewer의 하단 정보를 확인하면 파일 상의 위치(in File)가 0x400임을 확인할 수 있습니다. 길을 잃어버리시면 안되죠~ 지금까지의 실험은 섹션 테이블에 위치한 섹션 헤더의 PointerToRawData 값은 해당 섹션의 파일 내 시작 위치를 알아내는 데 사용한다는 사실을 확인해 보기 위한 것이었습니다. 이제는 메모리에서 찾아볼까요? Ollydbg를 이용하여 calc.exe를 오픈해 보도록 하죠. 그 다음 ImageBase로 이동해 보겠습니다.(앞에서 해보셨죠? 헛갈리는 분들은 그림 2,3,4를 참고하세요) 이동 후에서는 [그림 9]에서와 같이 마우스 오른쪽 버튼을 눌러 메뉴를 띄운 후 Special->PE header를 선택합니다. 이 메뉴는 데이터를 PE 헤더로 파싱할 때 사용합니다. 

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[그림 9] 메모리에 위치한 calc.exe의 PE 헤더 분석

PE 헤더로 파싱 후 [그림 10]에 나와있는 위치를 살펴보면 .text 섹션 헤더를 찾을 수 있습니다. 우리는 메모리 상의 .text 섹션의 위치를 찾으려고 하는 것이므로 이번에는 VirtualAddress 항목을 봐야 겠습니다. 예에서는 VirtualAddress 항목의 값이 0x1000인 것을 확인할 수 있는데 이는 ImageBase로 부터의 offset 값(이를 상대 가상 주소, Relative Virtual Address 줄여서 RVA라고 부릅니다.)입니다. 따라서 .text 섹션의 메모리 상 위치는 ImageBase값인 0x01000000에 오프셋 값 0x1000을 더하면 됩니다. 그럼 0x01001000 번지로 이동해 볼까요? 

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 [그림 10] 메모리 상의 .text 섹션 헤더 (클릭 후 확대해서 보세요)

아래 [그림 11]은 .text 섹션으로 이동하여 살펴본 결과입니다. 

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[그림 11] calc.exe의 .text 섹션의 메모리 상 시작점

주의 깊게 살펴보면 0x01001000번지에 있는 데이터는 9A22D877인데 [그림 8]에서 살펴본 .text 섹션의 시작 번지에 있는 데이터는 EA22D877로 서로 다른 값을 가지고 있음을 알 수 있습니다.  ^^; 이는 calc.exe의 경우 .text 섹션의 시작점에 실제 코드가 아닌 IAT이 위치해 있기 때문에 발생하는 상황으로 로드시 DLL 바인딩되면서 IAT에 있는 각 항목의 값들이 변경된 결과입니다. 지금은 이 부분에 신경쓰지 말고 메모리 상 섹션의 위치는 섹션 헤더의 VirtualAddress를 통해서 알 수 있다는 사실만 기억하세요. 


PE 파일은 디스크 상의 모습과 메모리 상의 모습이 거의 같다
지금까지 살펴본 결과로 DOS header에서 Section table까지의 구성은 디스크 상의 PE 파일이나 메모리 상의 PE파일 모두 동일하다는 사실을 알 수 있습니다. 이는 디스크 상의 PE 파일이 메모리로 로드 될 때 DOS header 부터 Section table까지는 그대로 로드됨을 의미합니다. 차이가 발생하는 부분은 각 섹션인데요(섹션 헤더에 디스크 상의 위치와 메모리 상의 위치를 구분하는 데이터가 있는 것만 봐도 각 경우의 위치가 다를 것이라는 것을 짐작할 수 있겠죠) 이는 alignment와 관련있습니다. Alignment와 관련하여 기억해 둘 사실은 아래와 같습니다. 
 - 섹션들의 디스크 상의 정렬 단위와 메모리 상의 정렬 단위가 다를 수 있다. 
 - 디스크 상의 정렬 단위와 메모리 상의 정렬 단위는 각각 Optional Header의 FileAlignment와 
   SectionAlignment에 저장되어 있다. 
 - 디스크 상의 섹션은 FileAlignment의 배수가 되는 주소에서 시작한다.
 - 메모리 상의 섹션은 SectionAlignment의 배수가 되는 주소에서 시작한다. 
 - 이러한 이유로 FileAlignment와 SectionAlignment 값이 다른 경우 디스크 상의 PE 파일의 모습
    과 메모리 상의 PE 파일의 모습은 DOS header부터 Section table까지는 일치하나 섹션이 배치되는 모습은 약간씩 차이가 발생한다.

Ollydbg에서 분석 한 PE 헤더의 내용을 뒤져보면 [그림 12]에서 처럼 SectionAlignment와 FileAlignment 값을 확인할 수 있습니다. 

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[그림 12] SectionAlignment와 FileAlignment 

[그림 6]에서 확인할 수 있었던 것처럼 calc.exe의 .text 섹션은 디스크 상에서 0x400번지에서 시작하였으며 [그림 10]에서 확인한 .text 섹션의 시작 주소는 0x01001000 이었습니다. 0x400은 0x200의 배수이며 0x1001000은 0x1000의 배수가 맞군요. ^^; 

정리해 보겠습니다. PE 파일은 메모리에 로드될 때 DOS header부터 Section table까지는 그대로 로드되며 각 section의 경우 지정된 alignment 값에 따라 약간의 차이를 가지고 로드된다는 사실을 기억하시면 됩니다. 덧붙이자면 음... 사실 로드되지 않는 섹션도 더러 있습니다. ^^ 그냥 그럴 수도 있다고 알아두시면 될 것 같습니다. 

맺음말
지금까지 PE 파일의 전체 구조를 살펴보았습니다. 지금까지의 모든 설명을 종합 한 것이 [그림 1]입니다.  [그림 1]을 혼자서 그려 내실 수 있을 때까지 반복하시면 도움이 될 것입니다.  두번째 글부터는 각 구성 요소에 대해서 하나씩 알아보도록 하겠습니다. 


출처 - http://zesrever.tistory.com/55

:

PE(Portable Executable) 구조

리버싱 2017. 1. 10. 16:20

Win32의 기본적인 파일 형식

PE(Portable Executable) 구조




오늘은 PE(Portable Executable)에 대해서 알아보도록 하겠습니다. PE라는 말을 들어보신 적이 있나요? 아마 이 글을 보고 계시는 분들 중에 리버싱 경험이 있으신 분들은 PE란 말을 이미 알고 계실겁니다. 우리가 쓰고 있는 윈도우즈 환경의 실행 파일 포맷을 PE라고 하며, "Portable"의 단어 뜻 그대로 의식성이 있으며 플랫폼에 독립적입니다. PE 파일은 굳이 확장자가 EXE인 파일만 일컫는게 아니며 SCR, SYS, DLL, OCX 등도 포함이 되고, 중간 파일인 OBJ 파일도 PE 파일이라고 간주합니다. PE 구조의 이해는 API 후킹, 압축 실행 파일 등과 같은 고급 리버싱 기법의 기본 바탕이 됩니다. 자, 이제는 PE의 전체적인 구조를 살펴보고 이해하도록 합시다!


PE(Portable Executable)의 전체적인 구조 살펴보기

우선은 헥스 에디터로 계산기(calc.exe) 파일을 열어보도록 합시다.



위 그림에서 보이는 부분이 calc.exe의 시작 영역이자, PE 헤더(PE Header) 영역이라고 할 수 있습니다. 위의 PE 헤더에는 calc.exe와 같은 실행 파일을 실행하기 위한 여러가지 정보가 기록이 되어 있으며, PE의 내용을 가지고 DLL를 로드하거나 여러가지 리소스를 할당하는 등 상당히 많은 정보가 PE 헤더에 저장되어 있습니다. 중요한 정보가 담긴 만큼, 이 영역의 일부가 누락되거나 손상되는 경우가 있으면 정상적으로 해당 파일을 실행할 수 없습니다. 파일을 백업해두고 HEX 코드 일부를 수정하시고 저장하셔서 실행을 하여 어떠한 결과를 초래하는지 보세요.


PE 구조는 차례대로 DOS Header, Stub Code, PE Header(File Header, Optional Header 포함), Section Header로 나뉘며 그 뒤에는 보통 코드를 포함하는 코드(.text) 섹션, 전역 변수 혹은 정적 변수를 포함하고 있는 데이터(.data) 섹션, 문자열이나 아이콘 같은 리소스 데이터를 포함하는 리소스(.rsrc) 섹션으로 나뉘어 등장합니다. 이러한 섹션은 1개 이상 존재하며, 섹션들 사이에 HEX 코드가 00(NULL)으로 나타나는 부분은 정렬 규칙에 의해 크기를 버리고 처리 효율을 높이기 위해 사용하는 영역으로 패딩(padding) 영역이라고 할 수 있습니다.



참고로 위 그림에서 섹션의 왼쪽에 있는 16진수 값은 해당 섹션의 크기를 말하는 겁니다. 



위 그림에서는 우선 VirtualSize(가상 메모리에서 해당 섹션이 차지하는 크기), VirtualOffset(가상 메모리 오프셋, VA), RawSize(파일에서 해당 섹션이 차지하는 크기), RawOffset(파일 오프셋) 요 부분은 한번 보도록 합시다. (그림 내에 있는 RVA와 RAW란 녀석은 PE 헤더에 대해 알아볼때 다시 얘기를 할 것입니다.)


약간 살펴보시면, 파일이 메모리에 적재되고 나서는 섹션의 크기 혹은 형태 등이 달라졌음을 확인하실 수 있습니다. 또한 파일은 offset, 메모리에는 address라고 되어 있는데, 이는 파일이 오프셋(offset)으로 위치를 표현하고 메모리는 address, VA(Virtual Address, 가상 메모리의 절대 주소)로 위치를 표현한다고 할 수 있습니다. 이제는 PE 헤더에 대해서 조금씩 알아가면서 PE 구조를 이해하도록 하겠습니다.


PE 헤더(Portable Executable Header)

우리가 알아볼 헤더라는 것은 사실은 여러 가지 필드로 이루어진 하나의 구조체라고 말할 수 있습니다. PE에는 여러가지 헤더가 앞에 자리잡고 있으므로 이는 PE가 여러가지 구조체로 구성이 되어있다고 말할 수 있습니다. 아래에서는 도스 스텁을 제외한 나머지의 헤더를 크게 3개(도스 헤더, NT 헤더, 섹션 헤더)로 나누어 해당하는 헤더의 구조체를 가지고 설명합니다. PE를 구성하는 영역을 도스 헤더부터 섹션 헤더까지 차례대로 살펴보도록 합시다.


1. IMAGE_DOS_HEADER


가장 처음으로 등장하는 영역은 도스 헤더의 영역입니다. 아래의 코드는 winnt.h 헤더의 일부(나머지 헤더 구조체와 매크로 상수 역시 이 헤더에서 가져옴)로 도스 헤더의 구조체입니다. 

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#define IMAGE_DOS_SIGNATURE                 0x4D5A      // MZ
 
typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER {      // DOS .EXE header
    WORD   e_magic;                     // Magic number
    WORD   e_cblp;                      // Bytes on last page of file
    WORD   e_cp;                        // Pages in file
    WORD   e_crlc;                      // Relocations
    WORD   e_cparhdr;                   // Size of header in paragraphs
    WORD   e_minalloc;                  // Minimum extra paragraphs needed
    WORD   e_maxalloc;                  // Maximum extra paragraphs needed
    WORD   e_ss;                        // Initial (relative) SS value
    WORD   e_sp;                        // Initial SP value
    WORD   e_csum;                      // Checksum
    WORD   e_ip;                        // Initial IP value
    WORD   e_cs;                        // Initial (relative) CS value
    WORD   e_lfarlc;                    // File address of relocation table
    WORD   e_ovno;                      // Overlay number
    WORD   e_res[4];                    // Reserved words
    WORD   e_oemid;                     // OEM identifier (for e_oeminfo)
    WORD   e_oeminfo;                   // OEM information; e_oemid specific
    WORD   e_res2[10];                  // Reserved words
    LONG   e_lfanew;                    // File address of new exe header
} IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;

위 구조체는 데이터 타입이 WORD인 필드가 총 16개, WORD[]인 필드가 2개, LONG인 필드가 1개로, 해당 구조체의 크기는 총 64 바이트(16진수로는 0x40)이며 필드는 총 19개임을 알 수 있습니다. 위 코드를 보시면 필드가 상당히 많은데, 겁먹을 필요 없이 여기서는 딱 두가지의 필드만 보시면 됩니다. e_magic 필드와 e_lfanew 필드만 보시면 됩니다.



e_magic: e_magic 필드는 PE 파일이 맞는지 아닌지 체크할 때 사용되며, PE 파일 처음부터 2바이트까지 보시면 4D 5A(IMAGE_DOS_SIGNATURE)로 시작하는 부분이 e_magic이 차지하는 공간입니다. 여기서 MZ는 DOS의 설계자인 마크 즈비코프스키(Mark Zbikowski)에서 이름을 따온 것이며, 도스 헤더의 시작을 알리는 코드라 할 수 있습니다. PE 파일의 맨 앞에 위치한 e_magic은 MZ(4D 5A)라는 코드로 고정되어 있으며 가장 앞에서 2바이트를 읽어온 후에 IMAGE_DOS_SIGNATURE와 비교를 하여 서로 다르다면 그것은 PE 파일 구조가 아니라고 할 수 있습니다.


e_lfanew: e_lfanew 필드는 IMAGE_NT_HEADER의 시작 오프셋을 가지며, 고정되어 있는 값이 아닌 파일에 따라 가변적인 값을 지닙니다. 즉, PE 헤더(NT 헤더)의 주소는 도스 헤더의 e_lfanew 필드를 참조하여 알아낼 수 있다는 것이 됩니다. 위 그림에서 e_lfanew 필드의 값은 000000D8 입니다. 주의하실 점은 값이 D8000000이 아니라는 겁니다. 이는 리틀 엔디언 표기법때문에 그런데, 여기서 잠깐 리틀 엔디언 표기법에 대해 잠시 알아보도록 합시다.


1-1. 리틀 엔디언(Little Endian) 표기법


리틀 엔디언(Little Endian) 표기법에 대해 간단히 알아보도록 합시다. 리틀 엔디언은 무엇일까요? 리틀 엔디언 표기법은 Intel 계열 CPU에서 사용하는 표기법으로 낮은 주소부터 시작하여 하위 바이트를 기록하는 것을 말합니다. 만약 0x075BCD15라는 값을 어떠한 저장 공간에 기록하고 싶다면, 하위 바이트부터 시작하여 차례대로 15 CD 5B 07으로 저장되게 됩니다. 바이트의 순서는 이렇지만, 실제 값이 0x15CD5B07이 아니라 0x075BCD15라는 것입니다. 



위 그림에서도 0x11223344라는 값이 메모리 공간에 저장된다고 하면, 11 22 33 44 그대로 저장되는게 아니라, 낮은 주소부터 시작하여 하위 바이트를 기록하니 44 33 22 11과 같은 식으로 기록이 됩니다. 반대로 낮은 주소부터 시작하여 상위 바이트를 기록하는 방법은 빅 엔디언(Big Endian) 표기법이라고 합니다.


2. Stub Code


스텁 코드(Stub Code)가 무엇인지 잠시 아래 그림을 봐보도록 합시다.



위의 영역이 바로 도스 스텁 영역입니다. 저 스텁 영역을 자세히 보시면 "This program cannot be run in DOS mode"라는 문자열을 볼 수 있으며, 도스 모드에서 이 파일이 실행되는 것을 막기 위한 것입니다. (16비트 환경에서 실행되는 영역이며, 32비트 환경에선 실행되지 않는 영역입니다) 예전에 쓰던 MS-DS를 구해 가상머신 등으로 설치한 뒤에 윈도우 프로그램을 실행하려 한다면 저 메시지를 볼 수 있습니다. 하위 호환성을 위해서 만든 메시지이라고 생각하시면 됩니다.


도스 헤더 구조체에서의 e_lfanew 필드가 고정적인게 아닌 가변적인 것도 도스 스텁 영역의 크기가 가변적이라서 그렇습니다. e_lfanew 필드는 IMAGE_NT_HEADER의 시작 오프셋을 가진다고 했었고, 도스 스텁 영역의 다음이 IMAGE_NT_HEADER 구조체가 위치하니 도스 스텁 영역의 크기가 변하면 e_lfanew 필드의 값도 변합니다. 도스 스텁 영역은 크게 신경 안쓰셔도 되는 영역이라고 생각하시면 됩니다.


3. IMAGE_NT_HEADER


IMAGE_DOS_HEADER 구조체에 이어 IMAGE_NT_HEADER 구조체를 살펴보도록 하겠습니다. 

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#define IMAGE_NT_SIGNATURE                  0x00004550  // PE00
 
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
    DWORD Signature;
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
    IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;


Signature: _IMAGE_NT_HEADERS의 필드를 살펴보시면 Signature 필드가 가장 처음으로 등장하는데, 데이터 타입이 DWORD니 4바이트를 차지하며, 이 Signature의 값을 가지고 PE 파일 구조인지 아닌지 체크할 수 있습니다. Signature의 값은 IMAGE_NT_SIGNATURE 상수 그대로 PE 00 이라는 값을 지닙니다. 저장되는 순서는 50 45 00 00 이며, 한번 직접 Signature 필드가 어디에 위치하여 있는지 확인해보도록 합시다.



위 그림에 표시된 영역이 바로 Signature 필드의 공간입니다. 우리가 생각하는 값이 나왔네요. 한번, 시험삼아 파일을 백업해두고 도스 헤더 영역의 e_magic 필드나 IMAGE_NT_HEADERS의 Signature 필드를 임의의 값으로 수정하여 실행해보시면 엉뚱한 값이 들어감을 확인하여 올바른 PE 파일이 아니라고 에러 처리를 할 것입니다. 


그리고, Signature 말고도 FileHeader와 OptionalHeader 필드가 있는데 이는 IMAGE_FILE_HEADER, IMAGE_OPTIONAL_HEADER를 설명하면서 같이 알아보도록 하겠습니다. 


3-1. IMAGE_FILE_HEADER


파일 헤더 구조체인 IMAGE_FILE_HEADER에는 PE 파일에 대한 기본적인 내용이 담겨 있습니다. 우선은 아래의 코드를 보도록 합시다.

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typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
    WORD    Machine;
    WORD    NumberOfSections;
    DWORD   TimeDateStamp;
    DWORD   PointerToSymbolTable;
    DWORD   NumberOfSymbols;
    WORD    SizeOfOptionalHeader;
    WORD    Characteristics;
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

IMAGE_DOS_HEADER만큼은 아니지만 그래도 필드가 좀 많아보이죠? 여기에서는 Machine과 NumberOfSections, TimeDateStamp, SizeOfOptionalHeader, Characteristics 이 5개의 필드에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 먼저 Machine을 보도록 합시다. 


Machine: Machie 필드는 이 파일이 어떤 CPU에서 동작할 수 있는지, 실행될 수 있는 CPU의 타입을 정합니다. 아래는 winnt.h에 정의된 Machine 상수 입니다.

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#define IMAGE_FILE_MACHINE_UNKNOWN           0
#define IMAGE_FILE_MACHINE_I386              0x014c  // Intel 386.
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R3000             0x0162  // MIPS little-endian, 0x160 big-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R4000             0x0166  // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R10000            0x0168  // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_WCEMIPSV2         0x0169  // MIPS little-endian WCE v2
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA             0x0184  // Alpha_AXP
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3               0x01a2  // SH3 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3DSP            0x01a3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3E              0x01a4  // SH3E little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH4               0x01a6  // SH4 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH5               0x01a8  // SH5
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARM               0x01c0  // ARM Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_THUMB             0x01c2  // ARM Thumb/Thumb-2 Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARMNT             0x01c4  // ARM Thumb-2 Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AM33              0x01d3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPC           0x01F0  // IBM PowerPC Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPCFP         0x01f1
#define IMAGE_FILE_MACHINE_IA64              0x0200  // Intel 64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPS16            0x0266  // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64           0x0284  // ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU           0x0366  // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU16         0x0466  // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AXP64             IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_TRICORE           0x0520  // Infineon
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEF               0x0CEF
#define IMAGE_FILE_MACHINE_EBC               0x0EBC  // EFI Byte Code
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64             0x8664  // AMD64 (K8)
#define IMAGE_FILE_MACHINE_M32R              0x9041  // M32R little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEE               0xC0EE

예를 들면, Machine 필드의 값이 014C라면 Intel x86 CPU와 호환이 된다는 것입니다. 한번 calc.exe의 Machine 필드의 값을 확인해보도록 합시다.



저기 보시면 4C01로 기록되어 있고, 값은 014C로 IMAGE_FILE_MACHINE_I386 상수와 값이 일치합니다. 


NumberOfSections: 이 필드는 PE 파일을 구성하는 섹션(Section)의 수로 섹션이 추가되면 이 값이 늘어나고 섹션이 줄어들면 이 값 역시 줄어듭니다. 이 값을 보고 이후에 등장할 섹션의 수를 알아낼 수 있으며 이 필드의 값은 0보다 커야 합니다. 이는 섹션이 한개라도 없는 경우가 존재하지 않는다는 것입니다. 한번 NumberOfSection 필드의 값을 보도록 해봅시다.



앞에서 보았듯이 .text, .data, .rsrc, .reloc 섹션이 존재하며, 섹션의 수는 4개입니다. 위 그림에서 NumberOfSections의 값이 0004인 것을 확인하실 수 있으며, 이는 섹션의 수가 4개라는 것으로 실제 섹션의 수와 일치한다는 것을 확인하실 수 있습니다.


TimeDateStamp: TimeDateStamp 필드는 PE 파일이 만들어진 시간, 즉 이 파일이 빌드된 날짜가 타임스탬프 형식으로 기록됩니다. 그러나 이는 확실히 신뢰할 수 있는 값이 아니며 변조가 가능하니 대략적인 값으로 생각을 하셔야 합니다. 한번 TimeDateStamp 필드의 값도 확인을 해보도록 합시다.



TimeDateStamp의 값은 4CE7979D라고 할 수 있고, 이 16진수 값을 10진수 값으로 바꾸면 1290246045 입니다. 이를 다시 표준 시각으로 바꾸면 "Saturday, November 20th 2010, 09:40:45 (GMT)"로, 2010년 11월 20일 9시 40분 45초에 빌드되었다고 대략 예상할 수 있습니다.


SizeOfOptionalHeader: SizeOfOptionalHeader 필드에는 옵셔널 헤더(IMAGE_OPTIONAL_HEADER32)의 크기가 담깁니다. IMAGE_OPTIONAL_HEADER의 크기는 정해져 있는것 같지만, 운영체제마다 크기가 가변적이기 때문에 PE 로더가 이 SizeOfOptionalHeader 필드의 값을 확인하고 IMAGE_OPTIONAL_HEADER의 크기를 처리합니다. 이것 역시 한번 직접 값이 어떤지 보도록 합시다.



위 그림에서 SizeOfOptionalHeader 필드의 값을 확인하실 수 있으며, 값은 00E0으로 10진수로는 224 바이트 만큼을 자치한다고 할 수 있습니다. 이 필드의 값은 32비트에선 0xE0, 64비트에서는 0xF0의 크기를 지닌다고 합니다.


Characteristics: Characteristics 필드는 현재 파일의 형식을 알려주는 역할을 하며, 이 필드의 값을 가지고 실행 가능한 파일인지, DLL 파일인지, 시스템 파일인지, 재배치 여부 등에 대한 정보가 들어있다고 할 수 있습니다. 아래는 winnt.h에 정의된 Characteristics 상수입니다.

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#define IMAGE_FILE_RELOCS_STRIPPED           0x0001  // Relocation info stripped from file.
#define IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE          0x0002  // File is executable  (i.e. no unresolved externel references).
#define IMAGE_FILE_LINE_NUMS_STRIPPED        0x0004  // Line nunbers stripped from file.
#define IMAGE_FILE_LOCAL_SYMS_STRIPPED       0x0008  // Local symbols stripped from file.
#define IMAGE_FILE_AGGRESIVE_WS_TRIM         0x0010  // Agressively trim working set
#define IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_AWARE       0x0020  // App can handle >2gb addresses
#define IMAGE_FILE_BYTES_REVERSED_LO         0x0080  // Bytes of machine word are reversed.
#define IMAGE_FILE_32BIT_MACHINE             0x0100  // 32 bit word machine.
#define IMAGE_FILE_DEBUG_STRIPPED            0x0200  // Debugging info stripped from file in .DBG file
#define IMAGE_FILE_REMOVABLE_RUN_FROM_SWAP   0x0400  // If Image is on removable media, copy and run from the swap file.
#define IMAGE_FILE_NET_RUN_FROM_SWAP         0x0800  // If Image is on Net, copy and run from the swap file.
#define IMAGE_FILE_SYSTEM                    0x1000  // System File.
#define IMAGE_FILE_DLL                       0x2000  // File is a DLL.
#define IMAGE_FILE_UP_SYSTEM_ONLY            0x4000  // File should only be run on a UP machine
#define IMAGE_FILE_BYTES_REVERSED_HI         0x8000  // Bytes of machine word are reversed.

위 상수의 값은 비트 플래그를 사용한 것으로, 2진수 형식으로 증가합니다. 우선은 직접 파일의 Characteristics 필드를 확인하여 보도록 합시다.



보시면 Characteristics 필드의 값이 0102라는 것을 알 수 있으며, 이는 0100과 0002를 합한 값과 같습니다. 0x0100은 IMAGE_FILE_32BIT_MACHINE이며, 0x0002는 IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE 인 것을 확인하실 수 있습니다. 이는 즉, 32비트 머신을 필요로 하며, 실행 가능한 파일임을 알 수 있습니다. 파일 헤더의 구조체에 대한 설명은 여기서 마치고, 다음으로는 옵셔널 헤더의 구조체에 대해 알아보도록 하겠습니다.


3-2. IMAGE_OPTIONAL_HEADER


이번에는 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 구조체에 대해서 간단히 알아보도록 하겠습니다. 우선 아래의 코드를 보도록 합시다.

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

IMAGE_OPTIONAL_HEADER 구조체는 PE 구조체 중에서도 가장 크기가 큰 구조체로, 필드의 수가 상당히 많아보이죠? 크기가 큰 만큼 중요한 값도 많이 지니고 있습니다. 총 31개의 필드를 지니고 있고, 이 중에서도 11개의 필드에 대해서 간략히 알아볼 생각입니다. 순서대로 나열하면 Magic, SizeOfCode, ImageBase, AddressOfEntryPoint, BaseOfCode, SectionAlignment, FileAlignment, SizeOfImage, SizeOfHeaders, Subsystem, DataDirectory에 대해 알아볼 것이며, 가장 처음으로 Magic 필드부터 시작하여 차근차근 알아보도록 하겠습니다.


Magic: 32비트(IMAGE_OPTIONAL_HEADER32)인 경우에는 값이 10B이며, 64비트(IMAGE_OPTIONAL_HEADER64)인 경우에는 20B라는 값을 가집니다. 


위 그림에서 Magic 필드의 값이 010B임을 확인하실 수 있으며, 이는 32비트(IMAGE_OPTIONAL_HEADER32) 구조체임을 확인할 수 있습니다.


SizeOfCode: 코드 영역의 전체 크기가 이곳에 들어갑니다. 이는 .text 섹션의 크기가 들어간다는 것입니다. SizeOfCode의 값을 확인해보도록 하고, 이어서 .text 섹션의 크기와 SizeOfCode의 값이 일치하는지 비교도 해보도록 합시다.



위 그림에서 SizeOfCode의 값을 확인해보면 00052E00이며, 이는 .text의 크기와 정확히 일치합니다.



RawSize는 파일에서 해당 섹션이 차지하는 크기로 .text 섹션이 52E00만큼 공간을 차지한다고 볼 수 있습니다.


ImageBase: PE 파일이 메모리에 로드될 때의 시작 주소를 가리킵니다. 기본적으로 EXE 파일의 경우에는 0x400000 번지가, DLL 파일인 경우에는 0x10000000 번지로 지정되어 있으며 그렇다고 해서 항상 이 번지로 고정되어 있는게 아니라는 점을 주의하셔야 합니다. (이는 링커 옵션을 통해서 시작 주소를 지정할 수 있습니다) DLL의 경우는 기본 ImageBase의 값이 0x10000000 번지로 지정되어 있지만, 다른 DLL이 이 번지를 차지하고 있을 경우에는 다른 곳에 배치되는 재배치가 이루어집니다. 


이 ImageBase는 RVA의 기준이 되며, 여기서 RVA(Relative Virtual Address, 상대 가상 주소)란 ImageBase를 기준으로 하여 어느만큼 떨어져 있는지를 나타내는 값으로 파일의 오프셋(Offset)과 같은 개념이라고 할 수 있습니다. 다만, RVA는 파일이 아닌 메모리 공간에서의 상대적인 값으로 예를 들면, ImageBase가 0x400000 번지일 경우 .text 섹션의 RVA 값이 0x3000 이라면 실제로 .text 섹션이 로드되는 위치는 0x403000이 되는 것입니다.


우선은 calc.exe의 ImageBase의 값을 보도록 하겠습니다.


위 그림에서 ImageBase의 값은 01000000이며, 0x1000000이 시작 주소임을 확인할 수 있습니다.


AddressOfEntryPoint: 프로그램이 메모리에서 실행 되는 시작 지점이며, 이는 진입점(Entry Point)를 말하는 것입니다. 위치는 RVA 값으로 저장되어 있으며, WinMain 혹은 DllMain의 번지라고 생각할 수 있습니다. (정확하게는 Start up의 번지라고 할 수 있습니다.) 실제로 다음 실행할 명령이 들어있는 메모리의 번지를 가지는 EIP 레지스터의 값을 파일이 메모리에 로딩되고 나서 ImageBase + AddressOfEntryPoint로 지정합니다. (올리디버거 같은 디버거를 통해서 파일을 실행시키고 나면 디버거가 처음 실행할 위치를 ImageBase + AddressOfEntryPoint로 잡습니다.)



위 그림에서 AddressOfEntryPoint의 값을 보시면 00012D6C 인 것을 확인할 수 있습니다. ImageBase + 12D6C의 값은 진입점의 주소라고 생각할 수 있습니다.


BaseOfCode: 코드 영역이 시작되는 상대 주소(RVA)가 담깁니다. BaseOfCode가 RVA니 ImageBase + BaseOfCode의 값은 실제 코드 영역의 주소가 됩니다.



위 그림을 보시면 BaseOfCode의 값이 00001000(0x1000)으로, 만약 ImageBase가 0x400000이라면 0x401000이 실제 코드 영역의 주소입니다.


SectionAlignment: 메모리에서 섹션의 최소단위를 나타냅니다. 메모리에서 섹션의 크기는 반드시 SectionAlignment의 배수가 되어야 합니다.



위 그림에서 SectionAlignment의 값은 00001000(0x1000) 입니다. 이는 메모리 공간에서 섹션의 크기가 0x1000의 배수라고 할 수 있습니다. 섹션의 크기에서 구조체 크기를 제외한 빈 공간은 모두 0으로 채워지며 이 것을 패딩(padding)이라고 합니다.


FileAlignment: 파일에서 섹션의 최소단위를 나타냅니다. 파일에서 섹션의 크기는 반드시 FileAlignment의 배수가 되어야 합니다.



위 그림에서 FileAlignment의 값은 00000200(0x200) 입니다. 이는 파일에서 섹션의 크기가 0x200의 배수라고 할 수 있습니다. SectionAlignment와 마찬가지로 섹션의 크기에서 구조체 크기를 제외한 빈 공간은 모두 0으로 채워집니다.


SizeOfImage: PE 파일이 메모리에 로딩되었을 때의 전체 크기를 담고 있습니다. 이 값은 파일의 크기와 같을 때도 있으며, 다를때도 있으나 다른 경우가 더 많습니다. PE 파일이 메모리에 로딩되고 나서는 SectionAlignment의 영향을 받아 패딩이 따라붙으며, SizeOfImage 역시 SectionAlignment의 영향을 받는다고 할 수 있습니다.



위에서 SizeOfImage의 값은 000C0000(0xC0000)이며, 이는 PE 파일이 메모리에 로딩되었을 때의 전체 크기가 0xC0000 라는 말이 됩니다.


SizeOfHeaders: 이름 그대로 모든 헤더의 크기를 담고 있습니다. 즉, 도스 헤더, 도스 스텁, PE 헤더, 섹션 헤더의 크기를 모두 더한 값이라고 할 수 있으며 파일의 시작점에서 SizeOfHeaders 만큼 떨어진 Offset에 첫번째 섹션이 존재합니다.



위 그림에서 SizeOfHeaders의 값은 00000400(0x400) 이며, 헤더의 총 크기는 0x400이라고 할 수 있습니다.


Subsystem: 이 값을 통해 시스템 드라이버 파일인지, 프로그램이 GUI 혹은 CUI 인지 알아낼 수 있습니다.

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#define IMAGE_SUBSYSTEM_NATIVE               1   // Image doesn't require a subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_GUI          2   // Image runs in the Windows GUI subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_CUI          3   // Image runs in the Windows character subsystem.

1인 경우에는 시스템 드라이버 파일, 2인 경우에는 GUI 파일, 3인 경우에는 CUI 파일입니다. 이것 외에도 OS2, POSIX, CE 등과 같은 서브시스템이 존재하지만 GUI와 CUI 둘 중 하나인 것이 많아 위의 3개의 상수만 보여드렸습니다.


위 그림에서는 Subsystem의 값이 0002(0x2)로 GUI 파일이 되겠습니다. 만약 이 값이 0x3이였다면, CUI 파일이라고 할 수 있습니다. 


DataDirectory: IMAGE_DATA_DIRECTORY 구조체를 보시면 VirtualAddress와 Size라는 필드가 존재합니다. 우선은 아래의 코드를 먼저 보도록 합시다.

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#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT          0   // Export Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT          1   // Import Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_RESOURCE        2   // Resource Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXCEPTION       3   // Exception Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_SECURITY        4   // Security Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC       5   // Base Relocation Table
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DEBUG           6   // Debug Directory
//      IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COPYRIGHT       7   // (X86 usage)
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_ARCHITECTURE    7   // Architecture Specific Data
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_GLOBALPTR       8   // RVA of GP
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_TLS             9   // TLS Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_LOAD_CONFIG    10   // Load Configuration Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BOUND_IMPORT   11   // Bound Import Directory in headers
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IAT            12   // Import Address Table
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DELAY_IMPORT   13   // Delay Load Import Descriptors
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COM_DESCRIPTOR 14   // COM Runtime descriptor

IMAGE_OPTIONAL_HEADER의 DataDirectory 필드는 익스포트 디렉터리, 임포트 디렉터리, 리소스 디렉터리, 예외 디렉터리, 보안 디렉터리 영역 등에 접근할 수 있는 주소와 크기를 지니고 있는 배열로, IMAGE_DATA_DIRECTORY 구조체의 VirtualAddress를 통해 가상 주소를 알 수 있으며, Size를 통해 크기를 알 수 있습니다. 여기서 중요한 값은 EXPORT, IMPORT, RESOURCE, TLS, IAT인데 우선은 이것들을 잘 기억해두시기 바랍니다. 이부분에 대해서는 추후에 다시 설명하도록 하겠습니다.


4. IMAGE_SECTION_HEADER


옵셔널 헤더의 다음으로 섹션 헤더에 대해서 알아볼텐데, 섹션 헤더는 섹션 테이블이라고도 하며 IMAGE_SECTION_HEADER 구조체는 섹션에 대한 정보를 관리하는 구조체라고 할 수 있습니다. 이 구조체를 가지고 .text 섹션이나, .data 섹션, .rdata 섹션 등에 대한 정보를 알 수 있다는 것입니다. 우선은 아래의 코드를 먼저 보도록 합시다.

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#define IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME              8
 
typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
    BYTE    Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];
    union {
            DWORD   PhysicalAddress;
            DWORD   VirtualSize;
    } Misc;
    DWORD   VirtualAddress;
    DWORD   SizeOfRawData;
    DWORD   PointerToRawData;
    DWORD   PointerToRelocations;
    DWORD   PointerToLinenumbers;
    WORD    NumberOfRelocations;
    WORD    NumberOfLinenumbers;
    DWORD   Characteristics;
} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;
 
#define IMAGE_SIZEOF_SECTION_HEADER          40

위 코드를 보시면 IMAGE_SECTION_HEADER가 보이는데, 필드는 총 11개로 이 중에서 Name, VirtualSize, VirtualAddress, SizeOfRawData, PointerToRawData, Characteristics 필드만 간략하게 알아보도록 하겠습니다. 먼저 Name 필드부터 알아보도록 합시다. 아래에서는 .text 섹션의 헤더를 가지고 설명을 하도록 하겠습니다.


<.text 섹션 헤더가 차지하는 공간>


Name: 필드명 그대로 섹션의 이름을 나타냅니다. 저기 상수 IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME의 값인 8, 섹션의 이름은 최대 8바이트까지 가능하다는 겁니다. 그리고 이 필드의 값은 NULL로 비어있을 수 있으며, 다 꽉 채울수도 있습니다. 기본적인 섹션의 이름에 대한 용도는 아래에 표로 정리해 두었습니다.


섹션명

용도 

.text

코드, 실행, 읽기 속성을 지니며 컴파일 후의 결과가 이곳에 저장됩니다. 즉, 이 섹션은 실행되는 코드들이 들어가는 섹션입니다.

.data

초기화, 읽기, 쓰기 속성을 지니며 초기화된 전역 변수를 가집니다.

.rdata

초기화, 읽기 속성을 지니며 문자열 상수나 const로 선언된 변수처럼 읽기만 가능한 읽기 전용 데이터 섹션입니다.

.bss

비초기화, 읽기, 쓰기 속성을 지니며 초기화되지 않은 전역 변수의 섹션입니다.

.edata

초기화, 읽기 속성을 지니며 EAT와 관련된 정보가 들어가 있는 섹션입니다.

.idata

초기화, 읽기, 쓰기 속성을 지니며 IAT와 관련된 정보가 들어가 있는 섹션입니다.

.rsrc

초기화, 읽기 속성을 지니며 리소스가 저장되는 섹션입니다.


먼저 위 그림에서의 Name 필드를 보도록 합시다. Name 필드는 8바이트를 차지하니, 앞에서부터 8바이트를 그대로 읽으시면 됩니다. 읽었더니 2E 74 65 78 74 (NULL 생략)이며, 2E는 10진수로 64고 이 아스키코드에 해당하는 문자는 '.'이며, 74는 116으로 't', 65는 101으로 'e', 78은 120으로 'x', 74는 116으로 't' 합쳐서 ".text"라고 읽습니다.


VirtualSize: PE 로더를 통해 PE 파일이 메모리에 로드되고 나서의 메모리에서 섹션이 차지하는 크기를 가집니다. 위 그림에서 VirtualSize와 PhysicalAddress를 필드로 갖는 공용체가 존재하지만, 여기서 PhysicalAddress는 현재 사용되지 않는 필드고 VirtualSize 필드만 사용됩니다. Name 필드 다음부터 4바이트를 읽으면 A1 2C 05 00이 되고, 이는 00052CA1 이라는 값이 됩니다.


VirtualAddress: PE 로더를 통해 PE 파일이 메모리에 로드되고 나서의 해당하는 섹션의 RVA 값입니다. 즉, RVA는 이미지 베이스를 기준으로 하는 것이기에 예를 들어서 ImageBase의 값이 0x400000이고, VirtualAddress의 값이 0x1000이라면 로더는 0x401000에 섹션을 올리게 됩니다. 즉 ImageBase + VirtualAddress는 해당 섹션의 실제 주소값이라고 할 수 있습니다. 위 그림에서 VirtualSize 필드 다음부터 4바이트를 읽게 되면 00 10 00 00으로, 이는 00001000(0x1000)의 값이 됩니다.


SizeOfRawData: 파일 상에서의 해당 섹션이 차지하는 크기(옵셔널 헤더 구조체의 FileAlignment 값의 배수가 되도록 올림한 값)를 가집니다. 이는 실제로 사용된 크기이며, 패딩을 제외한 크기라고 할 수 있습니다. 위 그림에서 VirtualAddress 필드 다음부터 4바이트를 읽게 되면 00 2E 05 00으로, 이는 00052E00(0x52E00)의 값이 됩니다.


PointerToRawData: 파일 상에서의 해당 섹션이 시작하는 위치(파일 오프셋)를 담고 있습니다. 이 값 역시도 옵셔널 헤더 구조체의 FileAlignment 값의 배수가 되어야 하며, 위 그림에서 SizeOfRawData 필드 다음부터 4바이트를 읽게 되면 00 04 00 00으로, 이는 00000400(0x400)이 됩니다.


Characteristics: 섹션의 속성 정보를 플래그로 지니며, 여기서는 6가지의 속성만 알아보도록 하겠습니다.

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#define IMAGE_SCN_CNT_CODE                   0x00000020  // 코드로 채워진 섹션
#define IMAGE_SCN_CNT_INITIALIZED_DATA       0x00000040  // 데이터가 초기화된 섹션
#define IMAGE_SCN_CNT_UNINITIALIZED_DATA     0x00000080  // 데이터가 비초기화된 섹션
#define IMAGE_SCN_MEM_EXECUTE                0x20000000  // 실행 가능한 섹션
#define IMAGE_SCN_MEM_READ                   0x40000000  // 읽기가 가능한 섹션
#define IMAGE_SCN_MEM_WRITE                  0x80000000  // 쓰기가 가능한 섹션

한가지의 속성만 지닐 수 있는게 아닌, 여러가지 속성이 조합된 값을 가지며 만약 이 필드의 값이 0x60000020이라면, 0x40000000(IMAGE_SCN_MEM_READ), 0x20000000(IMAGE_SCN_MEM_EXECUTE), 0x00000020(IMAGE_SCN_CNT_CODE)의 플래그를 지니는 것으로 해당 섹션은 실행 가능한 섹션이며, 읽을 수 있고 코드로 채워진 섹션이라고 할 수 있습니다. 위 그림에서는 영역의 마지막 4바이트를 보시면 20 00 00 60으로, 이는 60000020(0x60000020)이 되는 것이라고 할 수 있습니다. 


IAT(Import Address Table)

IAT(Import Address Table)을 알아보기 전에 몇몇 의문점을 풀어나가보려 합니다. 여기서는 DLL(Dynamic Linked Library, 동적 연결 라이브러리)에 대한 기본적인 지식은 갖추고 있다고 가정하겠습니다. 우리가 쓰고 있는 Win32 응용 프로그램은 과연 함수를 호출할 때 어떤 함수가 어디에 있는지는 어떻게 알고있는 걸까요? 프로그램은 혼자 실행되는 것이 아니라 외부 DLL를 로딩하여 함수를 호출합니다. 예를 들면, Win32 API 함수의 경우는 시스템 DLL에서 가져와 사용을 하게 되는데 함수가 어떤 방식으로 호출되는지 알아보기 위하여 FindWindow API를 사용하는 간단한 프로그램을 디버깅 해보도록 하겠습니다.



0x401031 번지를 보시면 FindWindow 함수를 직접 호출하는게 아니라,



042528C 번지에 있는 74FFFB43이라는 값을 가져와 호출을 하는 간접적인 호출 방식입니다. 왜 이러한 호출 방식을 사용하는 것일까요? 그냥 편하게 CALL 74FFFB43과 같이 직접적인 방식으로 호출을 하면 안되는 걸까요? 한번 간접 호출 방식이 아니라 직접 호출 방식으로 바뀌었다고 가정을 해봅시다. 그렇다면 CALL 74FFFB43과 같은 문장을 만나면 74FFFB43이란 주소가 user32.dll에 있는 FindWindowA의 실제 주소여야 합니다. 하지만 항상 user32.dll를 사용하려고 로딩할때마다 FindWindowA 함수가 74FFFB43를 실제 주소값으로 갖는게 아니라 다른 외부 DLL이 미리 자리를 차지하고 있으면 PE 로더가 다른 빈 공간을 찾아 로딩을 하여 재배치가 이루어지거나, 운영체제의 환경에 따라 user32.dll 내의 FindWindowA의 주소값이 바뀌기도 합니다.


그렇기 때문에, 어떠한 환경에서든 FindWindowA 함수의 호출을 보장하기 위해서 컴파일러가 42528C 번지에 미리 공간을 마련하고 파일이 실행된 직후에 PE 로더가 이 공간에 FindWindowA의 실제 주소를 넣어주는 것입니다. 실제로, DLL 내의 함수 주소들을 모아 놓은 테이블을 만들고 코드 섹션에서 만들어 놓은 테이블을 가져다 쓰는 방식으로 관리를 하며 여기서 이 테이블을 IAT라고 합니다. 이 부분에 대해서는 차차 알아가도록 하도록 하고, 우선은 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR 구조체에 대해 간단히 알아보도록 하겠습니다.

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typedef struct _IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR {
    union {
        DWORD   Characteristics;            // 0 for terminating null import descriptor
        DWORD   OriginalFirstThunk;         // RVA to original unbound IAT (PIMAGE_THUNK_DATA)
    } DUMMYUNIONNAME;
    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;
typedef IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR UNALIGNED *PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR;
 
typedef struct _IMAGE_IMPORT_BY_NAME {
    WORD    Hint;
    CHAR   Name[1];
} IMAGE_IMPORT_BY_NAME, *PIMAGE_IMPORT_BY_NAME;

위 구조체가 바로 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR 구조체 입니다. 이 구조체에서는 6개의 필드중OriginalFirstThunk, Name, FirstThunk 필드만 알아보도록 하겠습니다. 하지만, 그전에 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR가 PE 파일의 어느 곳에 위치하는지 알아보도록 하겠습니다. 옵셔널 헤더 구조체 내의 구조체 배열 DataDirectory의 2번째 요소가 바로 Import Directory 인것 기억하시죠?



여기서 앞의 4바이트는 VirtualAddress이며, 뒤의 4바이트는 VirtualSize로 VirtualAddress의 값은 00051AFC(RVA)이며, VirtualSize의 값은 00000154입니다. 여기서 RVA의 값을 가지고 RAW를 알 수 있으며 "RAW = RVA - VirtualAddress(메모리 공간에서의 섹션 시작 주소) + PointerToRawData(파일에서의 섹션 시작 위치)"의 식을 통해 RAW의 값을 알아낼 수 있습니다. 51AFC는 .text 섹션에 속해있으며, .text 섹션의 VirtualAddress 값은 1000, PointerToRawData의 값은 400입니다. 이 식을 통해 RAW의 값을 구하면 RAW = 51AFC - 1000 + 400, RAW는 50EFC이 됩니다.



위 영역이 모두 IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR 구조체 배열이며 이 영역 처음에서 20바이트 까지는 구조체 배열의 첫번째 요소라 할 수 있습니다. OriginalFirstThunk에 대해 간단히 알아보기 전, IMAGE_THUNK_DATA라는 구조체를 잠시 보고 넘어가도록 하겠습니다.

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typedef struct _IMAGE_THUNK_DATA32 {
    union {
        DWORD ForwarderString;      // PBYTE
        DWORD Function;             // PDWORD
        DWORD Ordinal;
        DWORD AddressOfData;        // PIMAGE_IMPORT_BY_NAME
    } u1;
} IMAGE_THUNK_DATA32;
typedef IMAGE_THUNK_DATA32 * PIMAGE_THUNK_DATA32;

IMAGE_THUNK_DATA의 필드는 총 4개로 모두 공용체의 멤버이며, 공용체의 멤버인 만큼 DWORD가 차지하는 크기인 4바이트의 공간을 4개의 필드가 공유하며, 이 구조체는 AddressOfData 필드만 쓰이기도 하며, Ordinal 필드만 쓰이기도 하고, Function 필드만 쓰이기도 합니다. 


OriginalFirstThunk: Import Name Table(INT)의 RVA를 지닙니다. 혹은 Import Lookup Table(ILT)의 RVA를 지닌다고 합니다. 여기서 INT는 구조체 IMAGE_THUNK_DATA의 배열로 구성이 되며, 구조체 IMAGE_THUNK_DATA의 AddressOfData 필드는 실제 Import되는 함수의 이름이 포함된 구조체 IMAGE_IMPORT_BY_NAME에 대한 RVA를 지닙니다.


위 그림에서 구조체 배열 첫번째 요소의 OriginalFirstThunk 값을 읽으면 00051D20(RVA)이고, 이는 51D20 - 1000 + 400으로 RAW는 51120 입니다. 51120로 이동하여 한번 보도록 합시다.



위 그림에서 영역 지정된 부분은 INT 영역, 즉 구조체 IMAGE_THUNK_DATA 배열의 영역이며 IMAGE_THUNK_DATA의 크기는 총 4바이트 입니다. (4개의 필드가 있으나 이는 모두 다 공용체의 안의 필드라서 같은 공간을 공유합니다) 그리고 INT의 끝은 NULL로 알 수 있으며, 이는 즉 읽어낸 4바이트가 모두 0일 경우에 그곳을 INT의 끝이라고 할 수 있습니다. 우선 첫번째 값을 읽으면 00052350(RVA)인데, RVA를 RAW로 바꾸면 52350 - 1000 + 400이니까 51750이 됩니다. 51750으로 이동해보도록 합시다.



위 그림에서 드래그 된 영역은 구조체 IMAGE_IMPORT_BY_NAME의 영역으로 여기서 라이브러리 안 함수의 이름이 나왔는데, 앞의 2바이트(WORD)인 00E1은 Ordinal로 라이브러리 내의 함수 고유 번호라고 할 수 있습니다. 문자열의 끝은 \0(NULL)이므로 함수명을 읽으면 SHGetSpecialFolderPathW가 되겠습니다.


Name: 임포트(Import)된 DLL의 이름을 담은 문자열의 주소를 지닙니다. 


위 그림에서 구조체 배열 첫번째 요소의 Name의 값을 읽으면 00051D14(RVA)이고, 이는 51D14 - 1000 + 400으로 RAW는 51114가 됩니다. 51114로 이동하여 어떤 DLL이 임포트 되었는지 한번 보도록 합시다. 



저기에 SHELL32.dll이 보이시죠? 그리고 Name의 끝은 당연히 문자열이므로 \0(NULL)이 되겠습니다.


FirstThunk: OriginalFirstThunk와 마찬가지로 FirstThunk 필드도 구조체 IMAGE_THUNK_DATA의 RVA 값을 지닙니다. PE 파일이 메모리에 로딩되고 나서는 구조체 IMAGE_THUNK_DATA는 Import한 DLL 내의 함수의 실제 주소값을 지니며, 이렇게 함수의 주소값을 담고있는 구조체 IMAGE_THUNK_DATA 배열을 Import Address Table(IAT)라고 합니다.


위 그림에서 구조체 배열 첫번째 요소의 FirstThunk 값을 읽으면 00001000(RVA)이고, 이는 1000 - 1000 + 400으로 RAW는 400이 됩니다. 우선 400으로 이동해보도록 합시다.



위 영역은 SHELL32.dll의 IAT 배열 영역으로 INT와 같이 구조체 IMAGE_THUNK_DATA 배열이며, 여기서는 Function 필드에 함수의 주소가 들어갑니다. IMAGE_THUNK_DATA는 총 4바이트니, 앞의 4바이트를 읽어보면 73820468 입니다. 위에서 PE 파일이 메모리에 로딩되기 전에는 AddressOfData로 쓰이거나 하지만, 로딩된 후에는 IMAGE_THUNK_DATA는 임포트한 DLL 내의 함수의 실제 주소값을 지닙니다. 


IAT에 대한 설명은 여기서 마치고, EAT도 같이 설명하려고 하였으나 내용이 비슷하여 생략하도록 하겠습니다. IAT를 충분히 이해하시고 계시다면 EAT도 별 어려움없이 볼 수 있으실거라 생각합니다. 

출처 - http://blog.eairship.kr/270


:

[개념 이해] PE 파일의 구성

리버싱 2017. 1. 10. 16:17

PE File Format에 대해서는 여기저기 자료가 많으니 개인적으로 공부하시기 바랍니다. 본 포스트에서는 PE 파일 중에서 각 섹션이 의미하는 바가 무엇인지 알아보고자 합니다.


 아래 [그림 1.1.]은 기본적인 PE 파일 구조입니다. PE Header, Section(.text), Section(.data), Section(.rsrc)로 구성되어 있습니다. PE 파일 구조에 대해 이미 공부하신 분이라면 아시겠지만 PE 헤더는 수많은 정보를 포함하고 있습니다. EP 주소, 섹션 갯수, 각 섹션별 주소 등 많은 것을 익히려고 고생하셨을 겁니다. 


[그림 1.1.] PE File Format


 그러나 리버싱 관점에서 보면 PE 헤더는 그렇게 비중이 크지 않습니다. PE 헤더는 소스 코드를 컴파일할 때 컴파일러에서 만드는 정보이기 때문입니다. 물론 상황에 따라 EP 주소를 확인해야 하는 경우도 있고 샘플이 .exe 파일인지 .dll 파일인지 확인할 때도 있지만 리버싱한다고 했을 때 우리가 분석하고자 하는 것은 실행코드 입니다. 그리고 실질적으로 실행코드에 대한 정보는 모두 섹션 영역에 있습니다. 아래 [그림 1.2.]는 PE 파일이 가질 수 있는 대표적인 섹션 종류입니다.


[그림 1.2.] PE 파일 섹션


 섹션은 PE파일의 실제 내용을 담고 있는 블록들입니다. 각 섹션에 대한 특징은 다음과 같습니다.



 이상으로 '[개념 이해] PE 파일의 구성'에 대한 포스팅을 마치겠습니다.



출처: http://securityfactory.tistory.com/90 [SecurityFactory]

:

PE 파일 포맷의 이해

리버싱 2017. 1. 9. 15:34

※ 주의사항

아래 공격 코드는 연구 목적으로 작성된 것이며, 허가 받지 않은 공간에서는 테스트를 절대 금지합니다.

악의 적인 목적으로 이용할 시 발생할 수 있는 법적 책임은 자신한테 있습니다. 이는 해당 글을 열람할 때 동의하였다는 것을 의미합니다.

해당 문서의 저작권은 해당 저자에게 모두 있습니다. 다른 용도로 사용할 시 법적 조치가 가해질 수 있습니다.

 

테스트 환경 (해당 될시에만)

  대상 실행파일 : bot.exe - 악성코드 샘플이지만 가볍고, 특이한 동작 없는 파일


 

상세 분석

PE (Portable Excutable) 포맷은 윈도우에서 사용되는 실행 가능한파일 형식을 말합니다. 하나의 실행파일을 다양한 운영체제에서 실행할 수 있다는 의미로 이식 가능한 실행파일(PE)’라는 이름이 붙었습니다. 일반적으로 잘 알려진 exe, dll, obj,sys 등의 확장자를 가진 파일들이 여기에 해당되구요. 유닉스의 실행파일 형식인 COFF(CommonObject File Format)을 기반으로 만들어졌습니다.

 

PE를 구성하는 요소들은 각각 구조체의 형태를 가지고 있습니다. 이런 요소들은 크게묶어 두 부분으로 볼 수 있습니다. 하나는 헤더, 하나는 섹션입니다.


PE 구조에서 
헤더에는 파일을 실행할 때 맨 처음 시작해야 할 코드의 시작부분에 대한 정보, 프로그램이 구동 될 수 있는 플랫폼에 대한 정보 등 파일을 실행하는데 있어서 필요한 전반적인 정보들을 담고있습니다.


PE 구조에서 섹션에는 실제 프로그램을 구성하는 어셈블리 코드, 그리고 소스코드 내에서 선언한 전역변수나 static 변수들 등을 담고 있습니다. 





PE라는 형식의 구조를 간단히 표현하면 위의 그림과 같습니다. 사실 PE 구조라고 해서 따로 뭔가가 있는 것이 아닙니다. 이전에 프로그램 실행의 이해에서 소스코드부터 여러 과정을 거쳐 실행 가능한 .exe 등의 파일이 생성되는 과정을 설명드린 적이 있습니다. 여기서 만들어진 .exe 파일도 하나의 PE 포맷의 파일이 되는 것이고, 따라서 PE의 구조를 갖고 있는 것입니다. 예를 들어, 우리가 간단히 만든 Hello World를 출력하는 프로그램도 PE 구조를 가지고 있고, 윈도우에 기본적으로 내장되어 있는 notepad.exe, calc.exe 같은 프로그램들도 PE 구조를 가지고 있습니다. 결론은 윈도우에서 실행가능한 실행파일이 가지는 구조라는 것입니다.


PE 구조는 위의 그림과 같은 순서로 구성요소들이 위치해 있습니다. 그리고 이 위치는 프로그램이 메인 메모리에 올라가도 거의 그 순서를 유지합니다. 하지만 각 섹션들은 메모리의 상태에 따라 다른 순서로 적재 되는 경우가 많습니다. 그럼 지금부터 PE 포맷을 구성하는 구성요소들에 대해서 하나하나 알아가 보도록 하겠습니다


1. IMAGE_DOS_HEADER


위에 보이는 것이 바로 IMAGE_DOS_HEADER 구조체의 원형입니다. winnt.h 라는 헤더파일로 부터 가지고 왔습니다. winnt.h라는 헤더에는 PE 구조에 있는 구조체들이 정의 되어있습니다. 위에 명시된 순서대로 값들이 저장되어 있습니다. 여기서 한가지 알아두어야 할 것은 PE 구조를 구성하는 대부분의 요소들이 구조체로 이루어져 있기 때문에 그것들의 크기 역시 일정하다는 것입니다. 이 구조체는 offset이 0h 부터 40h 까지로 총 크기가 64byte입니다. 


맞는지 의심이 되신다면 위에 나와있는 구조체 내의 필드들의 갯수과 각각의 자료형의 크기를 따져 계산해보시길 바랍니다. 


IMAGE_DOS_HEADER라는 구조체에서 우리가 눈여겨 봐야할 것은 'e_magic'이라는 필드와 'e_lfanew'라는 필드입니다. 그 이유에 대해서는 잠시후 설명 드리도록 하겠습니다. 그럼 다음 그림을 보도록 하겠습니다.



PE 구조 설명의 예시로 사용할 bot.exe 라는 실행파일을 PEView라는 프로그램을 이용하여 열어보았습니다.

bot.exe라는 실행파일이 가지고 있는 IMAGE_DOS_HEADER 구조체의 필드들이 보여지고 있습니다. 여기에는 이전 그림에서 봤던 어떤 필드명도 나타나 있지 않습니다. 하지만 우리는 구조체에 나와있던 필드들이 순선대로 저장이된다는 사실을 알고 있습니다. 따라서 위의 그림에서 보여지는 것들이 IMAGE_DOS_HEADER 구조체의 필드값들을 순서대로 보여주는 것을 알 수가 있습니다.

여기서 우리가 중요시 봐야할 e_magic 필드와 e_lfanew 필드 값을 찾아보도록 하겠습니다.


1.1. e_magic


먼저 e_magic 필드를 찾아보도록 하겠습니다. e_magic 필드는 구조체 내에서 가장 첫번째에 위치해 있었습니다. 해당 필드는 WORD형 변수로 크기가 2byte입니다. 따라서, 가장 첫번째 2byte에 해당 필드 값이 저장되어 있을 것이라는 것을 알 수가 있습니다.



PE View를 통해서 본 IMAGE_DOS_HEADER 구조체의 가장 첫번째 2byte값입니다. Description을 보면 맨 처음 보았던 구조체의 원형에서 e_magic 필드의 주석과 같은 것을 볼 수 있습니다. 그리고 해당 데이터의 offset이 0h으로 가장 처음인 것 또한 알 수 있습니다. 이제 이 값은 e_magic 필드의 값이라는 것이 확실해졌습니다.


e_magic 필드의 값은 '0x4D5A' 입니다. PEView에서는 값을 리틀인디언 방식으로 표현하기 때문에 하위 바이트부터 표시가 됩니다. 그래서 우리가 보기 편한 빅인디언 방식으로 상위 바이트부터 표현을 하면 0x4D5A가 되는것입니다. 


그럼 이번에는 bot.exe 파일을 헥사 에디터로 열어서 확인해보도록 하겠습니다.



처음 두 바이트가 4D, 5A 인 것을 확인할 수 있습니다. 해당 헥사코드들을 아스키코드로 바꾸면 'MZ' 라는 값이 나옵니다. 이 값은 IMAGE_DOS_HEADER 구조체에 항상 나오는 값으로 아주 중요한 값입니다. 이 값을 보셨다면 '아 내가 IMAGE_DOS_HEADER 구조체를 찾앚구나' 라고 생각하셔도 됩니다. 그런데 왜 하필 'MZ'라는 값이 들어있을까요? 'MZ'라는 값은 도스를 설계한 사람 중의 한명인 Mark Zbikowski라는 사람의 이니셜이라고 합니다.^^ 이것을 알고 'MZ'값을 찾으면 사람을 만난 것 같아 반갑겠죠?


1.2. e_lfanew


다음은 IMAGE_DOS_HEADER 구조체의 가장 마지막 필드에 해당하는 e_lfanew 필드를 찾아보도록 하겠습니다. e_lfanew 필드는 LONG형 변수로 4byte의 크기를 갖습니다. 



이것이 IMAGE_DOS_HEADER 의 가장 마지막 값인 e_lfanew 필드의 값입니다. 4byte 크기의 값으로 '0x000000D8' 이라는 값을 가지고 있습니다. 시작 offset이 0x3C 이므로 값은 offtset 0x3C, 0x3D, 0x3E, 0x3F에 걸쳐 있을 것으로 예상됩니다. 그럼 이번에도 헥사에디터를 통해 찾아보도록 하겠습니다.


 

예상한 offset에 리틀인디언 방식으로 0x000000D8 이라는 값이 들어가 있는 것을 확인할 수 있습니다.

리틀인디언 방식으로 보이기 때문에 헥사에디터에서는 0xD8000000 으로 보이는 것입니다.

e_lfanew 필드는 IMAGE_NT_HEADER의 시작 offset 값을 가지고 있습니다. IMAGE_NT_HEADER 구조체는 실질적으로 실행파일의 내용이 시작하는 부분입니다. 따라서 아주 중요한 값이라고 할 수 있습니다. 

IMAGE_NT_HEADER 구조체에 대해서는 뒤에서 알아보도록 하고 지금은 넘어 가겠습니다.


지금까지 살펴본 IMAGE_DOS_HEADER 구조체의 e_magic 필드와 e_lfanew 필드를 잘 활용해야 할 것입니다.


2. DOS Stub Program


자, 이제는 그 다음에 나오는 DOS Stub Program을 살펴보도록 하겠습니다.

DOS Stub Program은 구조체가 아닙니다. 이름에 나와있는 것처럼 하나의 프로그램입니다. 사실 이것은 일반적인 실행파일을 실행함에 있어서 별로 눈여겨 볼 필요가 없는 부분이지만 여기다가 악성코드의 동작 내용을 심는다는 것을 본적이 있습니다. 따라서 왜 있는 것인지 정도는 알아야 된다고 생각하기 때문에 간단하게 짚어보고 넘어가도록 하겠습니다.


다시 말하지만 이 부분은 구조체가 아닌 하나의 작은 프로그램이기 때문에 이전의 구조체처럼 크기가 정해져 있지 않습니다. 그럼 끝인지 어떻게 아느냐 ? 바로 앞에서 알아보았던 e_lfanew 필드의 값을 참조하는 것입니다. 

DOS Stub Program의 바로 다음에는 IMAGE_NT_HEADER 구조체가 있기 때문에 해당 구조체의 시작 offset 값을 가지고 있는 e_lfanew 필드를 참조한다면 DOS Stub Program의 끝을 알 수가 있습니다.



이 부분은 앞에서도 말했듯이 구조체 형태가 아니기 때문에 PEView에서도 헥사에디터처럼 보여줍니다.

이 실행파일의 DOS Stub Program은 총 152 byte의 크기를 가지고 있습니다.

그런데 아스키코드로 변환된 값에 'This program cannot be run in dos mode.'라는 값이 있는 것을 볼 수가 있습니다. 이것이 무엇일까요?


DOS Stub Program은 32bit 윈도우 플랫폼에서 실행되도록 만들어진 PE파일이 16bit DOS 환경에서 실행되려 하는 것을 방지하는 프로그램입니다. 따라서 위와같이 이 프로그램은 도스 모드에서 실행될 수 없다는 문구를 출력해주는 것입니다. 그리고 실행을 하지 못하도록 합니다. 이런 내용이 일반적인 PE 포맷을 가진 파일에 다 들어가 있습니다. 하지만 그 크기가 모두 같지는 않습니다.


DOS Stub Program은 링커에 의해 삽입이 됩니다. 링커의 옵션으로 /STUB:filename 이라는 것을 주면 filename에 해당하는 Stub Program을 PE 포맷의 파일에 집어 넣는 것입니다. 이 Stub Program은 개발환경 등에 따라 다르기 때문에 크기가 가변적입니다. 


그럼 이제 왜 PE 구조내에 DOS Stub Program이라는 것이 들어가있고, 그것을 구분해내는 방법을 알게 되었을 것입니다. 


3. IMAGE_NT_HEADER


다음은 IMAGE_NT_HEADER라는 구조체에 대하여 알아보도록 하겠습니다.


위의 그림은 IMAGE_NT_HEADER 구조체의 원형입니다.해당 구조체는 4byte 크기의 Signature 그리고 IMAGE_FILE_HEADER, IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 로 구성되어 있습니다.


3.1. Signature


PEView에서 각각에 대하여 깔끔하게 정리를 해주었습니다. 가장 먼저 Signature입니다. 



IMAGE_NT_HEADER 구조체의 시작부분인 Signature는 실질적으로 실행파일이 시작하는 부분입니다. 이전의 IMAGE_DOS_HEADER 구조체에서 e_lfanew 필드가 이 Signature라는 필드의 offset값을 저장하고 있었습니다. 그리고 지금 우리가 보고 있는 Signature의 offset값과 비교해보면 리틀인디언 방식으로 000000D8h로 일치한다는 것을 알 수 있습니다.


이 IMAGE_NT_HEADER의 Signature는 앞서 말했듯이 실질적으로 실행파일이 시작하는 부분입니다. 여기에는 항상 'PE\0\0'라는 데이터가 고정으로 들어있습니다. 이 부분을 찾으셨다면, '아.. 이제부터 시작이구나'하고 생각하시면 될 것 같습니다. 헥사에디터로 들여다 보도록 하겠습니다.



헥사코드로는 '0x50450000'라는 값이 들어있습니다. 'PE\0\0'입니다. 기억해두시길 바랍니다.

그럼 다음으로 넘어가보도록 하겠습니다.


3.2. IMAGE_FILE_HEADER


다음은 IMAGE_FILE_HEADER입니다.

IMAGE_FILE_HEADER 역시 구조체의 형태를 가지고 있으므로 구조체의 원형을 보도록하겠습니다.


구조체의 원형입니다. 많은 필드들이 자리잡고 있는 것을 보실 수 있습니다. 해당 필드들 중에서 우리가 필요한 필들에 대해서만 알아보도록 하겠습니다. 


3.2.1. Machine


먼저 가장 처음에 자리잡은 Machine 필드입니다. 이 필드는 해당 파일이 어떤 아키텍쳐에서 동작하는 지에 대한 정보를 가지고 있습니다. 다음은 MSDN에서 발췌해온 자료입니다.



출처 : MSDN - http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms680313%28v=VS.85%29.aspx


위의 내용은 Machine 필드에 대한 설명입니다. Machine 필드의 값에 따른 의미를 설명하고 있습니다.

각 값에 대한 설명은 다음과 같습니다.

0x014c

- x86 계열 즉, 인텔 아키텍쳐 32비트 환경에서 동작한다는 의미입니다. 

0x0200

- x86-64 계열 즉, 인텔 아키텍쳐 64비트 환경에서 동작하다는 의미입니다.

0x8664

- 이 값은 다른데서는 잘 언급이 되어있지 않습니다만, AMD 계열 64비트를 의미하는 것 같습니다.


그럼 우리가 분석 중인 파일은 어떤 값을 가지고 있는지 알아보도록 하겠습니다.


해당 파일에서는 Machine 필드의 값이 '0x14C'인 것을 확인하였습니다. 그렇다면 위의 설명에 따라 인텔 아키텍쳐 32비트 환경에서 동작하는 실행파일이라는 것을 확인할 수 있습니다.

헥사 에디터에서도 역시 같은 값을 확인할 수 가 있습니다. 그런데 주의해야 할 것은 해당 필드는 리틀인디언 방식으로 데이터가 쓰인다는 것입니다. 그럼 다음으로 우리가 정보를 얻을 필드에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 


3.2.2. NumberOfSections


다음은 NumberOfSections 필드입니다. 해당 필드는 해당 파일이 가지고 있는 섹션의 수를 나타냅니다.



실제로 섹션의 갯수가 SECTION .rdata, SECTION .data, SECTION .rsrc로 3개 인것을 확인할 수 있습니다. 



해당 필드 역시 리틀 인디언 방식으로 저장되는 값으로 헥사 에디터에서 값이 0x0300 으로 기록된 것을 확인할 수가 있습니다. 


3.2.3. SizeOptionalHeader





NumberOfSections 필드의 다음에 나오는 필드들인 TimeDateStamp, PointerToSymbolTable, NumberOfSymbols 필드들은 건너 뛰고 SizeofOptionalHeader 필드를 살펴보도록 하겠습니다.

해당 필드는 IMAGE_NT_HEADER 구조체 내에서 IMAGE_FILE_HEADER 구조체 다음에 나오는 필드로, 역시 구조체의 형태를 가지고 있는 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 구조체의 크기에 대한 정보를 가지고 있습니다.



우리가 분석중인 파일의 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 구조체의 크기는 '0x00E0' = 224byte의 크기를 갖고 있다는 것을 알 수 있습니다. 해당 구조체의 크기에 대한 정보를 기록하는 필드가 있다는 것은 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 구조체는 크기가 가변적이라는 것을 알 수가 있습니다.



해당 필드 역시 리틀인디언 방식으로 기록이 되어있는 것을 볼 수 있습니다.


3.2.4. Characteristics


그 다음으로 설명할 Characteristics 필드는 해당 실행파일의 특성에 대한 정보를 담고 있습니다.

각 특성별로 부여된 헥사코드가 있습니다. 실행파일에 해당하는 헥사코드 값들을 모두 더해 표시합니다.

특성별 헥사코드 값들의 의미는 다음과 같습니다.

0x0001

- 파일에 대한 재배치 정보가 없으므로, 기본 주소에 로드 되어야한다는 의미입니다.

0x0002
- 확인되지 않은 외부참조가 없고, 파일이 실행가능하다는 의미입니다.
0x0004
- COFF 라인 번호가 파일에서 삭제되었다는 의미입니다.
0x0008
- COFF 심볼 테이블 항목이 파일에서 삭제되었다는 의미입니다.
0x0010
- 적극적으로 워킹 셋을 정리해야한다는 의미입니다.
0x0020
- 응용 프로그램이 2GB보다 큰 주소를 처리할 수 있다는 의미입니다.

0x0080

- 단어의 바이트가 반대로 되어있다는 의미입니다.

0x0100
- 32비트 단어를 지원한다는 의미입니다.
0x0200
- 디버깅 정보가 해당 파일에 없고 다른 파일에 저장되어있다는 의미입니다.
0x0400
- 파일이 이동식 미디어에 있는경우, 그것을 복사하여 스왑파일에서 실행한다는 의미입니다.
0x0800
- 파일이 네트워크상에 있는 경우, 그것을 복사하여 스왑파일에서 실행한다는 의미입니다.
0x1000
- 파일이 시스템 파일임을 의미합니다.
0x2000
- 파일이 DLL 파일이며, 이것이 실행파일이지만 직접 실행할 수는 없다는 의미입니다.
0x4000
- 파일이 단일 프로세서 컴퓨터에서만 실행되어야 한다는 의미입니다.
0x8000
- 0x0080과 같은 의미 입니다.

파일의 특성에 따라 해당하는 헥사코드들을 더한 값을 Characteristics 필드에 저장합니다.

그럼 이제 우리가 분석중인 bot.exe 파일은 어떤 특성값을 가지고 있는지 확인해보도록 하겠습니다.



이 파일은 0x0001, 0x0002, 0x0004, 0x0008, 0x0100 네 가지 값을 더해 합이 '0x010F'가 되었습니다. 
그럼 위에서 설명한 각 헥사코드별 의미를 더해 해석해보면 다음과 같은 정보를 얻을 수 있습니다.

파일에 대한 재배치 정보가 없어서 기본 주소에 로드가 될 것이고, 확인되지 않은 외부참조가 없어서 실행이 가능합니다. 또 COFF 라인 번호와 COFF 심볼 테이블 항목이 파일에서 삭제 되어있고, 32비트 단어를 지원하는 파일입니다.

이렇게 Characteristics 필드를 통해 위와 같은 정보를 얻어낼 수가 있습니다.



이 값 역시 리틀인디언 방식으로 저장이 되어있는 것을 확인할 수 있습니다.

추가적인 정보를 알려드리자면, 일반적인 응용프로그램은 대체로 Characteristics 필드의 값으로 '0x010F' 값을 가진다고 합니다.


3.3. IMAGE_OPTIONAL_HEADER


다음은 PE 헤더부분에서 가장 중요한 요소인 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

계속 그래왔듯이 이번에도 해당 구조체의 원형부터 보도록 하겠습니다.



수많은 필드들이 보이십니까? 하지만 다행이도 저 많은 필드들을 모두 살펴볼 필요는 없습니다. 그럼 바로 이어서 중요한 필드들에 대해서 하나하나 알아보도록 하겠습니다.


3.3.1. Magic


Magic이라는 단어가 익숙하지 않으십니까? 이전의 IMAGE_DOS_HEADER 구조체에서 e_magic이라는 필드에 대해서 알아본적이 있습니다. e_magic이라는 필드는 하나의 Signature로 해당 구조체의 시작부분임을 알리는 역할을 하여 'MZ'라는 특정 단어가 들어가 있었음을 확인했었습니다. 제가 왜 이것을 다시 설명했을까요?


눈치채신 분들도 있을 것입니다. IMAGE_OPTIONAL_HEADER의 Magic 필드 역시 해당 구조체의 시작임을 나타내는 Signature로 사용되는 것입니다. 그렇다면 어떤 특정 값으로 고정이 되어있을 것임을 알 수가 있습니다.

어떠한 값이 들어가 있는지 찾아보도록 하겠습니다.



먼저 PEView를 통해 값을 확인해보았습니다. '0x10B'라는 값이 들어있음을 볼 수가 있습니다. 지금은 우리가 32비트에서 동작하는 PE를 가지고 확인을 해보고 있지만 64비트환경에서 동작하는 PE에서는 이 값이 '0x20B'로 고정되어있습니다.



헥사에디터에서는 리틀인디언 방식으로 0x0B01 이라고 값이 들어가 있음을 확인할 수 있습니다.


3.3.2. AddressOfEntrypoint


다음은 AddressOfEntrypoint라는 필드입니다. 해당 필드에 대해서 알아보기 전에 알아두어야 할 개념을 먼저 배우고 해당 필드에 대해서 알아보도록 하겠습니다.


제가 이전에 다루었던 가상 메모리의 이해라는 페이지에서 32비트환경에서는 프로그램당 4GB의 메모리 공간을 할당한다고 하였습니다. 여기서 할당되는 메모리 공간은 가상 메모리로 0x00000000 부터 0xFFFFFFFF 까지의주소를 가집니다. 이 4GB 크기의 가상 메모리 주소를 VA(Virtual Address) 즉, 가상 주소라고 합니다.


가상 주소와 더불어 앞으로 나올 개념인 RVA에 대하여 꼭 알고 다음으로 넘어가셔야 합니다.

RVA라는 것은 Relative Virtual Address의 약자로 상대적인 가상 주소라는 개념입니다. 이해가 안되시죠?

저는 그림을 그려 설명하는 것을 좋아하기 때문에 그림을 보도록 하겠습니다.



위의 그림은 왼쪽부터 오른쪽으로 보시면 되겠습니다. 먼저 메인 메모리와 하드 디스크로부터 띄엄띄엄 떨어져있는 사용가능한 공간들을 연속된 주소를 가진 공간으로 사용하기 위해 4GB 크기의 가상 메모리를 구성합니다. 여기서 사용되는 연속된 주소를 가상주소 VA(Virtual Address)라고 합니다. 실제로는 불연속적인 메모리 공간들로 구성되어 있지만 프로그램이 사용하기 편하도록 가상의 연속된 주소로 볼 수 있게 재구성 한 가상 메모리 입니다. 이부분에 대해서는 설명해둔 것이 있기 때문에 더이상 설명하지 않겠습니다.


이렇게 구성된 가상메모리에 PE파일이 로드되어 동작을 합니다. 가상 메모리의 일부분에 로드된 PE파일은 그 안에서 또 상대적인 가상 주소를 사용하여 0x00000000 부터의 주소를 사용합니다. 이것이 바로 상대적인 가상 주소 RVA(Relative Virtual Address)입니다.


즉, RVA(Relative Virtual Address)는 가상 주소 공간(가상 메모리)내에 로드된 PE파일의 시작주소로부터 상대적인 번지의 위치를 나타내는 Offset인 것입니다. 예를 들어, PE파일을 분석하다가 'IMAGE_NT_HEADER의 시작 offset 값이 0x000000D8이다.'라고 한다면 0x000000D8 이라는 것은 가상 메모리의 주소가 아니라 'IMAGE_NT_HEADER의 시작 위치는 해당 PE파일이 로드된 시작주소로부터 0x000000D8 만큼 떨어진 위치에 있다.'라고 하는 것이 맞다는 말입니다.


따라서, RVA를 가지고 가상 메모리상에서의 실제 위치를 구하려고 한다면 다음과 같이 계산합니다.


실제 위치(가상 메모리의 주소, VA) = PE파일이 로드된 시작번지 + RVA


이제 VA와 RVA에 대한 개념이 잡히셨을 거라고 생각을 하고, AddressOfEntrypoint 필드에 대하여 알아보도록 하겠습니다.


AddressOfEntrypoint 라는 이름에서 해당 필드가 어떤 값을 저장하는지 감이 오시는 분들도 있을 것입니다.

해당 필드는 EP 즉, EntryPoint라고 하는 주소값을 가지고 있습니다. 그런데 그냥 주소 값이면 위에서 설명한 것들이 의미가 없어지겠죠? 


해당 필드에는 EntryPoint의 RVA 값이 저장되어 있습니다. 이것이 의미하는 것은 EntryPoint라는 지점의 위치를 PE파일이 시작하는 위치로부터 얼마나 떨어져있는지를 나타내는 offset 값이 저장되어 있다는 것입니다. 

그런데 EntryPoint라는 것이 무엇일까요?


여기서 말하는 EntryPoint라는 것은 로더에 의해 PE파일이 로딩되고나서 가장 먼저 시작되는 소스코드의 시작점이라고 할 수 있습니다. 이 EntryPoint라는 것이 중요한 의미를 가지고 있다는 것을 아셔야합니다.

왜냐하면 두말 할것도 없이 제일 먼저 시작되는 소스코드의 시작점이니까요.



PEView를 이용해서 AddressOfEntrypoint의 값을 확인해 보았습니다. '0x0002CB61' 이라는 값이 있음을 확인할 수가 있습니다. 


다음은 헥사에디터에서 찾아보도록 하겠습니다.



offset 100h에 리틀인디언 방식으로 0x0002CB61 값이 들어가있음을 확인할 수가 있습니다.


그런데 이 EntryPoint라는 값은 앞에서도 말했듯이 중요한 의미를 가지고 있습니다.

그래서 PE파일을 분석해주는 다른 툴들에서는 EntryPoint를 따로 찾아내어 표시해주는 것이 일반적입니다.

PEiD와 Stud_PE라는 툴을 통해 그 예를 보도록 하겠습니다. 먼저 PEiD입니다.



위의 그림은 PEiD를 이용하여 bot.exe를 열어본 결과입니다. 첫번째 항목으로 Entrypoint가 있으며, 우리가 PEView를 통해 알아보았던 AddressOfEntrypoint 필드에 저장되어 있던 값과 동일한 값이 표시되는 것을 확인할 수 있습니다.


다음은 Stud_PE를 이용해 bot.exe를 열어본 결과입니다.



역시 첫번째 항목으로 EntryPoint가 있으며 심지어는 빨간색으로 강조되어 있습니다. 그리고 RVA 값임을 알 수 있도록 표시를 해둔 것이 참 친절하다는 생각이듭니다. 


이처럼 EntryPoint는 PE파일이 가지고 있는 소스코드의 실질적인 시작점으로 중요한 의미를 갖는다는 것을 알아두셨으면 좋겠습니다. 또한 그 값을 가지고 있는 필드가 IMAGE_NT_HEADER 구조체 내의 IMAGE_OPTIONAL_HEADER가 가진 필드인 AddressOfEntrypoint에 저장이 되어있다는 것도 알아두시면 좋겠습니다.


3.3.3. ImageBase


다음으로 살펴볼 필드는 ImageBase라는 필드입니다.


PEView를 통해 ImageBase 필드의 값을 확인해보았습니다. offset 10Ch에 '0x400000'이라는 값이 있습니다.
헥사에디터에서 offset 10Ch에 해당하는 위치를 찾아가 보았습니다.

우리가 찾았던 0x00400000 값이 리틀인디언 방식으로 자리잡고 있는 것을 확인할 수 있습니다. 

이 ImageBase 필드에 저장되어 있는 값은 PE파일이 로드되는 위치를 나타냅니다. 즉 VA(Virtual Address), 가상주소 값을 가지고 있습니다. RVA값이 아닌, RVA의 기준이되는 위치 값을 가지고 있는 것입니다.


이 값은 링커에 의해서 설정이 되며, 일반적으로 우리가 분석하고 있는 bot.exe와 같은 EXE파일의 경우에는 해당 필드 값이 0x00400000으로 설정되어 있습니다. 그러면 PE파일의 시작지점은 가상 메모리의 주소범위인 0x00000000 ~ 0xFFFFFFFF 중에서 0x00400000라는 주소를 가지는 번지에 위치하게 되는 것입니다.

이 위치는 곧 PE 프로그램 내에서 사용하는 RVA값의 기준 즉, RVA값으로 0h의 위치를 갖게되는 것입니다.

지만, DLL 파일의 경우에는 일반적으로 해당 값이 0x10000000으로 주어집니다. 왜냐하면 DLL 파일은 보통 다른 모듈에 의해서 불려오는 경우가 많기때문에 일반적인 EXE파일이 로드되는 가상주소 0x00400000 번지에 로드를 했다가는 충돌이 일어나는 상황이 발생할 수 있기 때문입니다. 따라서 DLL파일은 가상주소 0x10000000 번지에 로드가 되어 다른 곳에 재배치 되는 과정을 거치게 됩니다.


그래서 ImageBase 필드 값을 통해서 우리는 PE파일이 가상 메모리 상의 어느위치에 로드가 되었는지를 알 수 있게 되는 것입니다. 즉, RVA의 기준이 되는 값을 알아냄으로써 PE를 구성하는 데이터들이 가상메모리 상의 어느 번지에 저장이 되어있는지 알 수가 있는 것입니다.


추가적으로, 앞에서 말했듯이 이 값들은 일반적인 값이지 절대적인 값들이 아닙니다. 이 값들은 링커의 옵션을 통해 다른 값으로 바꿀 수도 있습니다.


3.3.4. SectionAlignment


다음으로 살펴볼 필드는 SectionAlignment 입니다. 


섹션이라는 것은 실제 프로그램을 구성하는 어셈블리 코드, 그리고 소스코드 내에서 선언한 전역변수나 static 변수들 등을 담고 있다고 처음에 말씀드린 적이 있습니다.


그렇다면 Alignment는 무엇일까요? 자동차에 관심이 많은 분들이라면 휠 얼라이먼트라는 것을 들어보신 적이 있을 것입니다. 대개 정비소에 커다란 현수막으로 붙어져있죠. '휠 얼라이먼트 합니다'라구요.


휠 얼라이먼트라는 정비작업은 쉽게 말하면 자동차의 핵심인 바퀴들을 정렬하는 작업입니다. 자동차를 타고 다니다보면 여러가지 충격들에 의해 출고 당시 일정한 각도, 위치로 정렬되어 있던 바퀴들이 조금씩 틀어지게 됩니다. 그런 충격들이 많이 쌓이다보면 차 바퀴의 각도가 운전 중에 느껴질 정도로 틀어지게 됩니다. 그럼 아주 위험하겠죠. 왜 갑자기 자동차 정비에 대한 이야기가 나왔을까요? 사실 Alignment라는 단어가 생소한 분들을 위해 뜻을 설명해 드리고 싶은데, 사전적 의미만 말하면 너무 딱딱하고 재미없지 않습니까 :-)


잠시 다른 이야기로 샜었는데, 여기서 제가 초점을 두고 싶은 것은 각도가 틀어진다는 것이 아니라 얼라이먼트라는 작업이 '일정하게 정렬한다'는 것을 의미한다는 것입니다. 

그럼 본 내용으로 돌아와서 SectionAlignment는 무엇을 의미할까요? 

결론부터 말하면, SectionAlignment는 메모리 상에서 섹션을 정렬하는 단위입니다.


먼저 PEView를 통해서 SectionAlignment 필드의 값을 확인해보도록 하겠습니다. 



위의 그림에서 해당 필드에 저장된 값은 '0x00001000' 입니다. 이 값을 기준으로 섹션들이 정렬될 것입니다. 

사실 이렇게 말하면 이해가 잘 되지 않을 것입니다. 따라서 그림을 그려 설명하도록 하겠습니다.



위의 그림처럼 SectionAlignment 필드의 값이 0x00001000 이면 섹션의 절대 단위는 4096 바이트가 됩니다.

그럼 이제 예를 들어보도록 하겠습니다. .text 섹션과 .data 섹션이 연속되어 나열된 섹션이라고 하겠습니다.

그리고 .text 섹션의 데이터는 총 512 바이트이고 .data 섹션의 데이터는 총 5632 바이트라고 하겠습니다.

그럼 각 섹션의 데이터는 어떤 형태로 배치가 될까요?



위의 그림을 보십시오. .text 섹션이 가지는 데이터의 크기는 섹션의 단위에 훨씬 못미치는 512 바이트였습니다. 하지만 .text 섹션은 4096 바이트의 공간을 할당 받았습니다. 섹션의 단위가 4096 바이트이기 때문에 .text 섹션의 데이터의 크기가 매우 작아 빈공간이 생기더라도 섹션의 절대 단위인 4096 바이트의 공간을 할당할 수 밖에 없습니다. .text 섹션의 데이터가 끝나고 3584 바이트의 빈공간이 지나고 나서야 다음 섹션인 .data 섹션이 시작됩니다.


그럼 .data 섹션도 살펴보도록 하겠습니다. 해당 섹션이 가지는 데이터의 크기는 섹션의 절대 단위인 4096 바이트를 훨씬 웃도는 5632 바이트입니다. 그럼 해당 섹션이 할당 받는 공간은 첫 4096 바이트에 대한 공간으로 절대단위인 4096 바이트의 공간과 나머지 1536 바이트에 대한 공간으로 절대 단위인 4096 바이트의 공간을 할당 받아 총 8192 바이트의 공간을 할당 받게 되는 것입니다. 


섹션의 최소단위라는 개념을 이제 이해하셨으리라 생각됩니다. 위에서 열심히 설명한 섹션의 단위를 설정하는 필드가 SectionAlignment 필드입니다.


이쯤에서 안보고 넘어가면 섭섭할 헥사에디터에서 해당 필드를 찾은 값을 확인해보도록 하겠습니다.



예상대로 0x001000 이라는 값이 리틀인디언 방식으로 저장되어 있는 것을 확인할 수 있습니다.


3.3.5. FileAlignment


다음은 FileAlignment 필드입니다. 


FileAlignment 필드도 SectionAlignment 필드와 같이 섹션의 절대 단위를 설정하는 값을 저장하는 필드입니다. 다만, SectionAlignment 필드가 메모리상에서 섹션의 단위를 설정하였다면 FileAlignment 필드는 디스크 상에서 섹션의 절대 단위를 설정합니다.


예를 들어, SectionAlignment 필드와 FileAlignment 필드에서 설정하는 섹션의 단위가 같다면 디스크 상에서 파일 형태로 있을 때의 PE 파일의 모습이나 메모리 상에서의 PE 파일의 모습은 같은 모습을 하고 있을 것입니다.(물론 예외사항이 없다고 가정했을 때입니다.)


그럼 우리가 분석중인 PE 파일의 FileAlignment 필드 값은 어떨까요? PEView를 통해 확인해보도록 하겠습니다.



해당 필드의 값이 '0x00001000' 으로 SectionAlignment 필드의 값과 일치합니다. 그러므로 우리가 분석중인 bot.exe 파일은 별다른 예외사항이 없다면 디스크 상에서와 메모리 상에서의 PE 파일의 모습이 같다고 볼 수 있습니다.


다음은 헥사에디터에서 offset 114h를 찾아가 값을 확인 해보도록 하겠습니다.



예상한대로 0x00001000 값이 리틀인디언 방식으로 저장되어 있는 것을 확인할 수 있습니다.


3.3.6. SizeOfImage


다음으로 알아볼 필드는 SizeOfImage 필드입니다. 


해당 필드는 PE 파일이 메모리 상에 로드되기 위해 충분히 확보해야 할 크기를 설정합니다. 즉, 메모리 상에 로드된 PE 파일의 전체 크기라고도 할 수 있습니다. 해당 필드에 설정되는 값은 SectionAlignment 에 설정된 섹션의 절대 단위의 배수가 되야합니다.


실제로 섹션 절대 단위의 배수가 설정되어 있는지 확인해보도록 하겠습니다.



PEView에 나타난 해당 필드의 값을 확인한 결과 저장된 값은 '0x00034000' 으로 SectionAlignment 필드에 설정된 값인 0x00001000의 배수임을 확인할 수 있습니다.


표시된 offset 값인 128h 위치를 헥사에디터로 찾아보도록 하겠습니다.



이것 역시 예상한대로 0x00034000 값이 리틀인디언 방식으로 저장되어 있는 것을 확인할 수 있습니다.


3.3.7. SizeOfHeader


다음으로 알아볼 필드는 SizeOfHeader 입니다.


해당 필드는 이름에서 부터 어떤 값을 저장하고 있는지 냄새를 풀풀 풍기고 있습니다.

SizeOfHeader 필드는 바로 PE 헤더의 크기값을 저장하고 있습니다. PE 헤더는 PE 파일의 시작지점부터 첫번째 섹션의 시작지점까지를 말합니다. 해당 글의 맨 처음 그림을 보면 바로 이해하실 수가 있습니다.


즉, 다르게 말하면 PE 파일의 시작지점부터 SizeOfHeader 필드에 저장된 값만큼 떨어진 위치를 찾으면, 첫번째 섹션을 찾을 수 있다는 말입니다. 하나 더 알아두어야 할 것은 해당 필드의 값은 FileAlignment에 저장된 값의 배수가 되어야 한다는 것입니다. 


바로 PEView를 이용해서 값을 확인해 보도록 하겠습니다.



해당 필드에 0x00001000 값이 들어있는 것을 확인할 수 있습니다. 이것이 의미하는 것은 offset 값 1000h 부터 첫번째 섹션이 시작한다는 것입니다. 또한 FileAlignment의 값 0x00001000의 배수인 것도 확인할 수 있습니다.


그럼 이번에는 헥사에디터를 이용해서 SizeOfHeader값이 아닌, SizeOfHeader에 저장된 값인 offset 1000h

위치를 찾아가 보도록 하겠습니다.



위의 그림을 보면 offset 1000h 의 바로 앞까지는 빈공간이고, 해당 offset부터 데이터들이 저장되어있는 것을 확인할 수 있습니다. 이것은 이전에 설명한 Alignment에서의 절대 단위와 같은 개념으로 보면 됩니다.


SizeOfHeader의 값은 PE 헤더와 섹션의 경계를 나타내는 값입니다. 또한 FileAlignment 값의 배수가 되어야 된다고 했습니다. 그러므로 PE 헤더의 크기가 0x00001000 단위로 끝나지 않는다면 FileAlignment 값의 배수가 되는 공간을 맞추기 위해 남은 공간을 빈값으로 채워야 한다는 것입니다.


따라서 위와 같이 실제 PE 헤더에 해당하는 데이터들을 먼저 저장하고, PE 헤더에 할당된 공간을 FileAlignment 필드의 값인 0x00001000의 배수로 맞추기 위해 빈값들을 채워 넣은 것입니다. 그렇게 PE 헤더의 전체 크기를 0x00001000의 배수로 맞추고 나서야 섹션의 데이터가 저장되는 것입니다.


3.3.8. MajorSubsystemVersion/MinorSubsystemVersion


다음으로 알아볼 필드는 MajorSubsystemVersion과 MinorSubsystemVersion 입니다.  


해당 필드들은 PE파일의 실행방법을 설정합니다. 링커의 /SUBSYSTEM 옵션으로 값을 설정해줄 수 있는데요.

먼저 링커의 /SUBSYSTEM 옵션으로 어떤 값들을 줄 수 있는지 살펴보겠습니다.



출처 : http://msdn.microsoft.com/ko-kr/library/fcc1zstk(v=vs.80).aspx


위와 같은 옵션을 줄 수가 있습니다. 이 옵션으로 어떤 값이 주어지냐에 따라서 PE파일을 실행한 결과 다릅니다.


예를 들면 CONSOLE 이라는 값을 주었을 경우에는 PE파일이 윈도우 콘솔 창에서 실행이 됩니다. 흔히 말하는 CMD 창이죠. 그리고 WINDOWS 라는 값을 주었을 경우에는 PE파일이 윈도우 자체 창을 통해서 실행됩니다.

MajorSubsystemVersion과 MinorSubsystemVersion 필드의 값은 위의 옵션에 따라 달라집니다.



위와 같이 옵션으로 지정되는 Sub System의 종류에 따라 버전 값이 정해져 있습니다. 우리가 일반적으로 사용하는 Win32 응용 프로그램의 경우에는 MajorSubsystem 값이 4로 주어지고, ( WINDOWS 옵션을 사용하고 x86환경이기 때문에 4.00 이겠죠? 여기서 소수점 앞부분인 4 입니다.) MinorSubsystem 값은 0으로 주어집니다.

( 마찬가지로 4.00에서 소수점 아랫부분인 00 입니다. )


( 소수점 앞부분 뒷부분으로 나뉘어 지는 것이 맞는지 확신을 못하겠습니다. 아시는 분은 덧글 남겨주시면 감사하겠습니다 ^^ )


그럼 이제 우리가 분석 중인 bot.exe 파일을 살펴보도록 하겠습니다. 먼저 PEView를 보겠습니다.



MajorSubsystemVersion 값이 '0x0004', MinorSunsystemVersion값이 '0x0000'으로 각각 4 와 0 인것을 확인 할 수 있습니다. 다음으로 헥사 에디터에서 해당 offset을 찾아 값을 살펴 보도록 하겠습니다.



앞에서 부터 offset 120h ,121h, 122h,123h 입니다. 120h~121h 에는 MajorSubsystemVersion 값인 0x0004 가 저장되어 있고, 122h~123h 에는 MinorSubsystemVersion 값인 0x0000 이 저장되어 있는 것을 확인할 수 있습니다. 각각의 값들이 리틀인디언으로 저장되어 있습니다.

따라서 해당 PE파일은 CONSOLE이 되었든 WINDOWS가 되었든 Win32 응용 프로그램인 것을 알 수 있습니다.


3.3.9. Subsystem


다음으로 알아볼 필드는 Subsystem 입니다.


해당 필드는 PE파일이 드라이버 파일인지, GUI 기반의 파일인지, CUI 기반의 파일인지를 알아볼 수 있는 설정값을 가지고 있습니다. 물론 다른 기반의 파일일 수도 있으므로 그에 해당하는 설정 값도 있지만, 일반적으로 우리가 볼 수 있는 값은 0x1, 0x2, 0x3입니다. 0x01은 해당 파일이 .sys 확장자를 갖는 드라이버 파일임을 나타냅니다. 0x02는 메모장 같은 GUI 기반 응용 프로그램임을 나타내고, 0x03은 CMD와 같은 CUI 기반 응용 프로그램임을 나타냅니다.


먼저 PEView를 통해 살펴보겠습니다.



해당 파일에는 '0x0002'라는 값이 들어있습니다. 옆의 설명에는 WIDOWS_GUI라고 나와있습니다. 사실 해당 파일은 실행하면 아무것도 뜨지 않습니다. 해당 파일 제작자는 그냥 WINDOWS CUI와 GUI 중 마음에 드는 것을 고른 것 같습니다. ( 이부분에 대한 의견이 있으신 분 덧글 부탁드립니다.^^ )

다음은 헥사에디터에서 해당 offset을 찾아가 값을 찾아보도록 하겠습니다.

역시나 0x0002 값이 리틀인디언 방식으로 저장되어 있는 것을 확인할 수 있습니다.


3.3.10. SizeOfStackReserve/SizeOfStackCommit


다음으로 알아볼 필드는 스택에 관련된 값입니다.


스택이라는 것은 프로그램에서 사용하는 일종의 메모리 공간입니다. 스택에 대한 자세한 개념은 따로 정리를 하도록 하겠습니다. 해당 필드들은 이 스택이라는 공간에 대한 값을 설정합니다. 


SizeOfStackReserve 필드는 스택이라는 공간을 위해 예약된 메모리의 크기 값을 가집니다. 그리고 SizeOfStackCommit 필드는 현재 스택이라는 공간을 위해 할당된 메모리의 크기 값을 가집니다. 그런데 일반적으로 SizeOfStackReserve 필드의 값은 0x100000, SizeOfStackCommit 필드의 값은 0x1000으로 링커에 의해 기본 값이 설정됩니다.


먼저 해당 값들을 PEView를 통해 보도록 하겠습니다.



역시 예상한대로 각각 순서대로 0x100000, 0x1000 이라는 값이 들어있는 것을 확인할 수 있습니다.

어라, 그런데 밑에 SizeOfHeapReserve라는 필드와 SizeOfHeapCommit라는 필드도 있습니다. 심지어 가지고 있는 값들도 똑같습니다. 예, 그렇습니다. Heap이라는 메모리 공간에 대한 크기 값을 나타내는 것입니다.

사실 스택, 힙 이름만 다르지 각 필드에 대한 설명이 같아서 은근슬쩍 끼워 넣었습니다.


그럼 쭉 연달아 있는 4개의 필드들을 헥사에디터로 한번에 찾아보도록 하겠습니다.



offset 138h 부터 147h 까지 각 4바이트씩 0x00100000(스택 예약), 0x00001000(스택 현재), 0x00100000(힙 예약), 0x00001000(힙 예약) 이라는 값들이 들어가 있는 것을 확인할 수 있습니다. 


4. IMAGE_DATA_DIRECTORY


다음은 IMAGE_DATA_DIRECTORY에 대하여 알아보도록 하겠습니다.


IMAGE_DATA_DIRECTORY라는 구조체는 사실 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 구조체의 구성요소입니다.



위의 그림은 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 구조체 원형의 일부분 입니다. IMAGE_OPTIONAL_HEADER 구조체의 구성요소로써 IMAGE_DATA_DIRECTORY 구조체가 배열의 형태로 있는 것을 확인할 수 있습니다.


배열의 길이를 나타내는 IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES 값을 찾아보도록 하겠습니다.





아예 16으로 정의가 되어 고정값으로 쓰이고 있는 것을 확인할 수 있었습니다. 이를 통해서 IMAGE_DATA_DIRECTORY 구조체는 16개의 엔트리를 가지는 것을 알 수가 있습니다.


다음은 IMAGE_DATA_DIRECTORY 구조체의 원형을 보도록 하겠습니다.





Virtual Address와 Size라는 두 개의 필드를 가지고 있습니다. 이로써 IMAGE_DATA_DIRECTORY 배열의 각 요소들은 어떤 것에 대한 주소값과 크기에 대한 정보를 가지고 있다는 것을 알 수가 있습니다. 그런데, 여기서 VirtualAddress라는 필드의 이름만 보고 가상주소라고 생각하면 안됩니다. MSDN을 참고해보면 해당 필드의 값은 RVA 값으로 저장이된다고 명시되어 있습니다.


그렇다면 어디에 대한 RVA 주소값을 가지고 있을까요? PEView를 통해 IMAGE_DATA_DIRECTORY 구조체 배열을 구성하는 요소들을 살펴보고 설명을 이어가도록 하겠습니다.



위에 보이는 그림이 PEView를 통해 IMAGE_DATA_DIRECTORY 구조체 배열을 확인한 것입니다.

총 16개의 요소로 이루어져 있습니다. 위에서부터 IMAGE_DATA_DIRECTORY[0], IMAGE_DATA_DIRECTORY[1], ... , IMAGE_DATA_DIRECTORY[15] 가 되는 것입니다.

가장 마지막에 해당하는 요소에는 모두 0x0 값으로 채워져있어 사실상 아무런 의미가 없는 요소입니다. 


그럼 값이 들어가 있는 나머지 요소들은 도대체 어떤 의미를 담고 있을까요? 사실 위의 그림에서 오른쪽에 나와있는 각 요소에 대한 설명을 살펴보면 대략적으로 알 수 있습니다. 여러 테이블들이 눈에 띄네요.

이것들을 하나하나 설명을 하고는 싶지만, 사실 많기도 하지만 지금 수준에서는 어려운 개념들이 많아 이해하기가 어렵습니다. 그래서 꼭 필요한 몇개의 요소에 대해서 먼저 간단히 알아보도록 하겠습니다.


4.1. EXPORT TABLE

DLL에 프로그램에 제공하는 함수에 대한 정보가 존재하는 EXPORT 테이블이 메모리 상에서 가지는 시작주소와 크기값에 대한 정보를 가지고 있습니다. 이 부분에 대해서는 뒤에서 다룰 EAT에서 설명하도록 하겠습니다.

4.2. IMPORT TABLE
PE파일이 사용하는 외부함수들에 대한 정보가 존재하는 IMPORT 테이블이 메모리 상에서 가지는 시작주소와 크기값에 대한 정보를 가지고 있습니다. 이 부분 역시 뒤에서 다룰 IAT에서 설명하도록 하겠습니다.

4.3. RESOURCE TABLE

사용자 인터페이스 요소가 정의된 리소스 디렉터리가 메모리 상에서 가지는 시작주소와 크기값에 대한 정보를 가지고 있습니다.

4.4. TLS TABLE
Thread Local Storage의 약자로 TLS의 Callback 함수를 이용한 안티 리버싱 기술을 알아야 하기에 필요한 요소입니다.
<br />
( 리소스 테이블과 TLS 테이블에 대해서는 더 자세히 알아본 뒤 업데이트 하도록 하겠습니다. )


여기서 중요한 것은 위와 같이 IMAGE_DATA_DIRECTORY 구조체 배열의 각 요소들은 PE파일에서 특정 역할을 가지고 있는 개체들의 위치를 나타내는 주소값과 해당 개체의 크기값에 대한 정보를 가진다는 것입니다. 


이번에는 헥사에디터로 살펴 보도록 하겠습니다.



크기가 깔끔하게 128 바이트로 떨어지는 것을 확인할 수 있습니다. 분석중인 PE파일은 많은 구성요소들이 0x0h 값으로 채워져 있다는 것도 알 수가 있습니다.


5. IMAGE_SECTION_HEADER


드디어 PE 헤더의 마지막 영역인 섹션 테이블까지 왔습니다.


딱 감이 오시겠지만, 섹션 헤더에는 각 섹션에 대한 정보가 저장되어 있습니다. 

먼저 섹션 헤더 구조체의 원형을 보도록 하겠습니다.



여러가지 필드들로 이루어져 있는 것을 확인할 수 있습니다.



여기서는 두번째 섹션인 .data 섹션을 이용하여 각 필드들을 알아보도록 하겠습니다. 


5.1. Name


가장 먼저 알아볼 필드는 Name 필드입니다.

섹션이 이름을 나타내는 필드로 .text, .data, .rdata 와 같은 이름이 들어가며 이름의 길이는 8자로 제한되어 있습니다. 위에 나왔던 IMAGE_SECTION_HEADER 구조체의 원형 위에 보이는IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME 라는 값이 Name이라는 배열의 길이를 제한합니다. 만약, 이보다 긴 이름이 저장되면 앞에서부터 8자 밖에 표시되지 않습니다.
 


여기서는 '0x2E64617461000000' 값을 가집니다. 이것을 아스키 코드로 변환하면 '.data'. 즉, 데이터 섹션을 나타내는 이름이 저장되어 있습니다. 하지만, 이 값은 아무런 값이나 들어갈 수 있기 때문에 주의해야할 필요도 있습니다.

이번에는 헥사에디터를 통해 해당 offset을 찾아보도록 하겠습니다.


해당 offset에 0x2E64617461000000 값이 들어가 있는 것을 확인할 수 있습니다.


5.2. Misc 공용체

다음으로 알아볼 필드는 Misc 공용체를 이루는 PhysicalAddress와 VirtualSize 필드입니다.

그런데 우리가 분석중인 bot.exe 파일의 PE헤더에는 VirtualSize 필드만 존재합니다. 왜냐하면 지금 분석 중인 파일이 PE 형태의 파일이기 때문입니다. 무슨말인지 이해가 안되시죠? 다음 설명을 보시면 됩니다.

5.2.1. PhysicalAddress
해당 필드는 파일이 obj 파일인 경우에만 사용되는 필드로 0x0 값이 세팅 됩니다.

5.2.2. VirtualSize
PE파일인 경우 사용되는 필드로, 섹션이 메모리 상에서 갖는 크기값을 저장합니다. 여기서는 '0x0002F458' 값을 가지고 있습니다. 즉, 193624 바이트만큼의 공간을 차지한다는 말입니다.

헥사에디터에서 찾아본 결과 리틀인디언 방식으로 0x0002F458 값이 저장된 것을 확인할 수 있습니다.

5.3. VirtualAddress ( RVA )

이어지는 필드는 VirtualAddress 필드입니다.


이 필드는 해당 섹션이 메모리 상에 올라갈때, 섹션이 시작하는 주소를 RVA 값으로 가지고 있습니다. 여기서는 '0x00003000' 값을 가지고 있습니다.


해당 필드의 값 또한 리틀인디언 방식으로 저장되어 있는 것을 확인할 수 있습니다.


5.4. PointerToRawData

다음은 PointerToRawData 필드입니다.



해당 필드는 파일에서의 해당 섹션이 시작하는 위치를 나타냅니다. 즉, 파일에서의 offset값을 가지고 있는 것입니다. 여기서는 위의 메모리 상에서의 시작 주소와 같은 '0x00003000' 값을 가지고 있습니다.

해당 필드 역시 0x00003000 값이 리틀인디언 방식으로 저장되어있는 것을 확인할 수 있습니다.

5.5. SizeOfRawData

다음은 SizeOfRawData 필드입니다.

앞의 필드에서는 메모리 상에서의 섹션에 대한 내용을 담았다면, 해당 필드는 파일에서 섹션에 대한 내용을 담고 있습니다. 파일에서 섹션이 갖는 크기값을 저장합니다. 여기서는 '0x0002F000' 값을 가지고 있습니다. 

실제 이 크기값이 맞는지 확인을 해보도록 하겠습니다. 먼저 해당 섹션인 .data 섹션의 시작 offset이 '0x00003000' 값이었습니다. 해당 섹션의 크기를 구하려면 다음 섹션의 시작 offset을 알아내면 됩니다. 
그럼 다음 섹션의 시작 offset을 알아보도록 하겠습니다.

.data 섹션의 바로 다음에 위치한 .rsrc 섹션의 헤더에서 PointerToRawData 필드를 확인하여 시작 offset을 확인해본 결과 '0x00032000' 값이 저장되어 있음을 알 수가 있었습니다.


그러면 다음과 같은 계산이 이루어 집니다.
 .rsrc 섹션의 시작 offset - .data 섹션의 시작 offset
        0x00032000 - 0x00003000 = 0x0002F000


계산결과, .data 섹션의 SizeOfRawData 필드에 저장된 값과 일치하는 것을 확인할 수 있습니다.
PEView에서 나타난 값이 의심스럽다면, 이처럼 직접 계산해보는 것도 재미있습니다.

이번에도 빠지면 섭섭할 헥사에디터로 해당 offset을 찾아보도록 하겠습니다.

0x0002F000 값이 리틀인디언 방식으로 저장된 것을 확인할 수 있습니다.

이어서 나오는 PointerToRelocations, PointerToLineNumbers, NumberOfRelocations, NumberOfLineNumbers 필드들은 실행파일에서는 별다른 의미를 갖지못하고 모두 0x0 값을 가지므로 생략하도록 하겠습니다.

5.6. Characteristics

이번에는 IMAGE_SECTION_HEADER 구조체의 마지막 필드인 Characteristics 를 알아보겠습니다.

Characteristics 필드에는 해당 PE파일의 특성에 해당하는 값들이 저장되어 있습니다.
현재 우리가 분석중인 bot.exe 파일에는 다음과 같은 특성들이 적용되어 있습니다.

0x00000040 : IMAGE_SCN_CNT_INITIALIZED_DATA
                     섹션에 초기화된 데이터가 포함되어있다는 의미입니다.
0x40000000 : IMAGE_SCN_MEM_READ
                     섹션을 읽을 수 있다는 의미입니다.
0x80000000 : IMAGE_SCN_MEM_WRITE
             섹션이 쓰기 가능하다는 의미입니다.

위와 같은 특성을 확인하면 섹션에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있습니다.



각각의 특성들은 위와 같이 대응 하는 값들이 미리 정해져 있습니다. 해당 값들에 대한 정보는 MSDN에서 'section header'라는 키워드로 검색하면 찾을 수 있습니다.

위에서처럼 PEView를 통해 PE파일을 분석한다면 어떤 특성들이 적용되어있는지를 보기 쉽게 나타내줍니다.
그렇다면 헥사에디터에서는 어떻게 표시될까요?


벌써 알아차리신 분들도 계실거라 생각합니다. Characteristics 필드에 해당하는 offset에는 '0xC0000040' 이라는 값이 저장되어 있습니다. 이 값은 해당 PE파일이 가지는 특성들을 모두 더한 값입니다. 이렇게 해당 필드에는 특성들을 모두 더한 값으로 특성에 대한 정보를 저장합니다.

그 이후에는 섹션들이 위치하게 됩니다. 

앞에서 알아보았던 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 구조체의 필드 중 하나인 SizeOfHeader 필드에 저장된 offset 값부터 첫번째 섹션에 해당하는 데이터가 시작됩니다. 해당 필드의 값이 0x00001000 이었으니 1000h offset 부터 .rdata 섹션이 시작해서 .data 섹션, .rsrc 섹션의 값들이 차례로 나타나고 PE파일의 내용이 끝납니다.

7. 끝

이렇게 해서 bot.exe 파일을 분석하며 PE파일 포멧의 구조에 대하여 알아보았습니다. 이것을 알고 PE파일을 분석하는 것과 모르고 달려드는 것은 분명 엄청난 차이가 있습니다. 저도 이 내용을 공부하면서 정리하기 전에는 PEView를 열어놓고도 도대체 이게 무슨 글자들이지? 했습니다. 이제는 PE구조 속에 담겨진 많은 정보들을 잘 활용할 수 있을 거라 믿습니다.

다음에는 앞의 IMAGE_DATA_DIRECTORY 부분에서 다루지 않고 넘어갔던 IAT와 EAT에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 도움이 되셨길 바랍니다. 감사합니다.

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부족한 부분 지적해주시면 열심히 공부해서 수정하도록 하겠습니다 ^^




출처 - http://haerakai.tistory.com/18

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