2.10 PE结构：重建重定位表结构

发表于 2023-07-25 分类于《灰帽黑客：攻守道》

Relocation（重定位）是一种将程序中的一些地址修正为运行时可用的实际地址的机制。在程序编译过程中，由于程序中使用了各种全局变量和函数，这些变量和函数的地址还没有确定，因此它们的地址只能暂时使用一个相对地址。当程序被加载到内存中运行时，这些相对地址需要被修正为实际的绝对地址，这个过程就是重定位。

在Windows操作系统中，程序被加载到内存中运行时，需要将程序中的各种内存地址进行重定位，以使程序能够正确地运行。Windows系统使用PE（Portable Executable）文件格式来存储可执行程序，其中包括重定位信息。当程序被加载到内存中时，系统会解析这些重定位信息，并将程序中的各种内存地址进行重定位。

重定位表一般出现在DLL中，因为DLL都是动态加载，所以地址不固定，DLL的入口点在整个执行过程中至少要执行2次，一次是在开始时执行初始化工作，一次则是在结束时做最后的收尾工作，重定位表则是解决DLL的地址问题，为了能找到重定位表首先我们需要使用PeView工具查询DataDirectory数据目录表，在其中找到Base relocation字段，里面的0x00001800则是重定位表基地址；

我们通过使用WinHex工具定位到0x00001800即可看到重定位表信息，如下图中的1000代表的是重定位RVA地址，绿色的0104代表的则是重定位块的长度，后面则是每两个字节代表一个重定位块，0A是重定位地址，30则是重定位的类型，以此顺序向下排列。

重定位表也是分页排列的，每一页大小都是1000字节，通过使用FixRelocPage命令即可查询到当前程序中的重定位块信息，并以第一个为例，查询一下起始地址RVA为1000的页上，有哪些重定位结构，如下图所示；

其中的重定位RVA地址0000100A是用标黄色的1000加上标蓝色的0xA得到的。而修正RVA地址00003000加上模块基地址63FF0000+3000得到的则是第一个被修正的内存地址，读者可使用x64dbg跳转到该程序内自行确认。

重定位表的修复原理与IAT修复完全一致，我们需要分别读入脱壳前与脱壳后的两个程序，接着通过循环正确的重定位表信息，并依次覆盖到脱壳后的程序内，以此实现对重定位表的修复功能，实现代码如下所示；

#include <windows.h>
#include <stdio.h>

struct TypeOffset
{
  WORD Offset : 12;       // 低12位代表重定位地址
  WORD Type : 4;          // 高4位代表重定位类型
};

DWORD FileSize = 0;  // 定义文件大小
DWORD FileBase = 0;  // 保存文件的基地址

// 定义全局变量,来存储DOS,NT,Section头
PIMAGE_DOS_HEADER DosHeader = nullptr;
PIMAGE_NT_HEADERS NtHeader = nullptr;
PIMAGE_FILE_HEADER FileHead = nullptr;

// 将RVA转换为FOA的函数
DWORD RVAtoFOA(DWORD rva)
{
  auto SectionTables = IMAGE_FIRST_SECTION(NtHeader);    // 获取区段表
  WORD Count = NtHeader->FileHeader.NumberOfSections;    // 获取区段数量

  for (int i = 0; i < Count; ++i)
  {
    // 判断是否存在于区段中
    DWORD Section_Start = SectionTables[i].VirtualAddress;
    DWORD Section_Ends = SectionTables[i].VirtualAddress + SectionTables[i].SizeOfRawData;
    if (rva >= Section_Start && rva < Section_Ends)
    {
      // 找到之后计算位置并返回值
      return rva - SectionTables[i].VirtualAddress + SectionTables[i].PointerToRawData;
    }
  }
  return -1;
}

// 打开PE文件
bool OpenPeFile(LPCSTR FileName)
{
  // 打开文件
  HANDLE Handle = CreateFileA(FileName, GENERIC_READ, NULL,NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
  if (Handle == INVALID_HANDLE_VALUE)
    return false;

  // 获取文件大小
  FileSize = GetFileSize(Handle, NULL);

  // 读取文件数据
  DWORD OperSize = 0;
  FileBase = (DWORD)new BYTE[FileSize];
  ReadFile(Handle, (LPVOID)FileBase, FileSize, &OperSize, NULL);

  // 获取DOS头并判断是不是一个有效的DOS文件
  DosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)FileBase;
  if (DosHeader->e_magic != IMAGE_DOS_SIGNATURE)
    return false;

  // 获取 NT 头并判断是不是一个有效的PE文件
  NtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS)(FileBase + DosHeader->e_lfanew);
  if (NtHeader->Signature != IMAGE_NT_SIGNATURE)
    return false;

  // 判断是不是一个32位文件
  if (NtHeader->OptionalHeader.Magic != 0x010B)
    return false;
  
  CloseHandle(Handle);
  return true;
}

// 修复重定位表
void RepairFixReloc(char new_file[])
{
  DWORD base = NtHeader->OptionalHeader.ImageBase;
  // 1. 获取重定位表的 rva
  DWORD RelocRVA = NtHeader->OptionalHeader.DataDirectory[5].VirtualAddress;
  // 2. 获取重定位表
  auto Reloc = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)(FileBase + RVAtoFOA(RelocRVA));

  // 3. 遍历重定位表中的重定位块，以0结尾
  while (Reloc->SizeOfBlock != 0)
  {
    // 3.1 输出分页基址
    printf("[↓] 分页基址: 0x%08X \n\n", Reloc->VirtualAddress);
    // 3.2 找到重定位项
    auto Offset = (TypeOffset*)(Reloc + 1);

    // 3.3 计算重定位项的个数
    // Reloc->SizeOfBlock 保存的是整个重定位块的大小 结构体 + 重定位项数组
    // Reloc->SizeOfBlock - sizeof(IMAGE_BASE_RELOCATION) 得到单个数组大小
    // 上面的结果 \ 2 = 重定位项的个数，原因是重定位项的大小为两个字节
    DWORD Size = (Reloc->SizeOfBlock - sizeof(IMAGE_BASE_RELOCATION)) / 2;

    // 3.4 遍历所有的重定位项
    for (DWORD i = 0; i < Size; ++i)
    {
      DWORD Type = Offset[i].Type;                  // 获取重定位类型，只关心为3的类型
      DWORD pianyi = Offset[i].Offset;              // 获取重定位的偏移值
      DWORD rva = pianyi + Reloc->VirtualAddress;   // 获取要重定位的地址所在的RVA
      DWORD foa = RVAtoFOA(rva);                    // 获取要重定位的地址所在的FOA
      DWORD fa = foa + FileBase;                    // 获取要重定位的地址所在的fa
      DWORD addr = *(DWORD*)fa;                     // 获取要重定位的地址
      DWORD new_addr = addr - base + 0x1500000;     // 计算重定位后的数据: addr - oldbase + newbase

      // 将重定位后的数据写回缓冲区(文件)
      if (Offset[i].Type == 3)
        *(DWORD*)fa = new_addr;

      printf("\t [->] 重定位RVA: 0x%08X | 重定位FOA: 0x%08X | 重定位地址: 0x%08X | 修正地址: 0x%08X \n", rva, foa, addr, new_addr);
    }
    // 找到下一个重定位块
    Reloc = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)((DWORD)Reloc + Reloc->SizeOfBlock);
  }
  // 保存修正后的文件
  NtHeader->OptionalHeader.ImageBase = 0x1500000;

  // 打开一个新文件
  HANDLE new_handle = CreateFileA(new_file, GENERIC_WRITE, NULL, NULL, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
  if (new_handle == INVALID_HANDLE_VALUE)
    return;

  DWORD OperSize = 0;
  // 保存修正好的程序
  BOOL ret = WriteFile(new_handle, (LPVOID)FileBase, FileSize, &OperSize, NULL);
  if (ret == TRUE)
  {
    printf("\n\n");
    CloseHandle(new_handle);

    printf("[*] 修复 %s 文件 \t 写入基址: %08X \t 总长度: %d \t 写入长度: %d \n", new_file, FileBase, FileSize, OperSize);
  }
}

void Banner()
{
  printf(" ____        _ _     _   ____      _            \n");
  printf("| __ ) _   _(_) | __| | |  _ \\ ___| | ___   ___ \n");
  printf("|  _ \\| | | | | |/ _` | | |_) / _ \\ |/ _ \\ / __|\n");
  printf("| |_) | |_| | | | (_| | |  _ <  __/ | (_) | (__ \n");
  printf("|____/ \\__,_|_|_|\\__,_| |_| \\_\\___|_|\\___/ \\___|\n");
  printf("                                                \n");
  printf("Reloc 重定位表快速修复工具 \t By: LyShark \n");
  printf("Usage: BuildFix [原文件位置] [修复后文件位置] \n\n\n");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
  Banner();
  if (argc == 3)
  {
    bool flag = OpenPeFile(argv[1]);
    if (true == flag)
    {
      RepairFixReloc(argv[2]);
    }
  }
  return 0;
}

运行上述程序，读者可自行传入脱壳前的程序与脱壳后的程序，此时则会实现自动替换，如下图所示；