I Pack You：实现基本的软件壳框架

阿昭L2026-05-18 10:53

I Pack You：实现基本的软件壳框架

记录一下自己开发简易软件壳的过程，参考的开源软件和书籍贴在文末。

这只是一个简易的加壳工具，实现了加壳的基本框架，后面会增加更多的功能填充这个框架。

实现思路

这个壳全部使用c/c++进行编写，没有使用汇编。因为在x64下，visual c++不支持内联汇编的语法了。如果要使用汇编，需要将汇编代码作为一个模块供c/c++使用。

软件壳分为两个部分：加壳程序和stub。其中stub以dll的形式存在，使用链接器指令将一些节区融合在一起（参考《加密与解密》）。加壳程序对目标PE文件进行加密和变换后，会提取Stub.dll的.text节区，写入目标文件的特定节区中。通过在dll中导出一些变量，实现加壳程序和stub之间的通信。

另外对于Stub.dll，我们需要修改vs默认的编译选项使得.text的代码移植到目标PE文件后可以正常运行，这点后面会说。

异常处理

为了优化程序结构，我自定义了一些异常类供程序使用：

cpp 复制代码 
#pragma once

#include <Windows.h>

#include <string>
#include <stdexcept>

class MyException : public std::runtime_error
{
public:
	explicit MyException(const std::string &msg) : std::runtime_error(msg) {}
};

class not_pe_format : public MyException
{
public:
	explicit not_pe_format(const std::string &msg) : MyException(msg) {}
};

class winapi_failed : public MyException
{
public:
	explicit winapi_failed(const std::string &msg)
		: MyException(std::string(msg).append(" : " + std::to_string(GetLastError()))) {}
};

winapi_failed类的构造函数中会自动将自定义的错误消息和win32错误码合并，在throw的时候就可以直接知道错误码了。

本来还实现了一个通用的win32错误码格式化工具类的，感觉没什么用，砍掉了。也贴出来给大家参考一下：

cpp 复制代码 
#include "ErrorPrinter.h"

// ANSI版本
void ErrorPrinter::PrintErrorA(const std::string& context, DWORD errorCode)
{
    // 获取Windows系统错误描述
    LPSTR lpMsgBuf = nullptr;
    DWORD bufLen = FormatMessageA(
        FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER |
        FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM |
        FORMAT_MESSAGE_IGNORE_INSERTS,
        nullptr,
        errorCode,
        MAKELANGID(LANG_NEUTRAL, SUBLANG_DEFAULT),
        (LPSTR)&lpMsgBuf,
        0,
        nullptr);
    
    std::cerr << "错误: " << context << std::endl;
    std::cerr << "错误代码: " << errorCode 
              << " (0x" << std::hex << errorCode << std::dec << ")" << std::endl;
    
    if (bufLen > 0 && lpMsgBuf != nullptr)
    {
        // 移除结尾的换行符
        std::string message(lpMsgBuf, bufLen);
        while (!message.empty() && 
               (message.back() == '\n' || message.back() == '\r' || message.back() == ' '))
        {
            message.pop_back();
        }
        
        std::cerr << "错误描述: " << message << std::endl;
        LocalFree(lpMsgBuf);
    }
    else
    {
        std::cerr << "无法获取错误描述" << std::endl;
    }
}

// Unicode/Wide版本
void ErrorPrinter::PrintErrorW(const std::wstring& context, DWORD errorCode)
{
    // 获取Windows系统错误描述
    LPWSTR lpMsgBuf = nullptr;
    DWORD bufLen = FormatMessageW(
        FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER |
        FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM |
        FORMAT_MESSAGE_IGNORE_INSERTS,
        nullptr,
        errorCode,
        MAKELANGID(LANG_NEUTRAL, SUBLANG_DEFAULT),
        (LPWSTR)&lpMsgBuf,
        0,
        nullptr);
    
    std::wcerr << L"错误: " << context << std::endl;
    std::wcerr << L"错误代码: " << errorCode 
               << L" (0x" << std::hex << errorCode << std::dec << L")" << std::endl;
    
    if (bufLen > 0 && lpMsgBuf != nullptr)
    {
        // 移除结尾的换行符
        std::wstring message(lpMsgBuf, bufLen);
        while (!message.empty() && 
               (message.back() == L'\n' || message.back() == L'\r' || message.back() == L' '))
        {
            message.pop_back();
        }
        
        std::wcerr << L"错误描述: " << message << std::endl;
        LocalFree(lpMsgBuf);
    }
    else
    {
        std::wcerr << L"无法获取错误描述" << std::endl;
    }
}

PEFile模块

主要用于获取目标PE文件的各种信息以及对其进行修改。

cpp 复制代码 
#pragma once

#include <Windows.h>

#include <string>

// 直接分配SizeOfImage大小的内存，模仿加载器对PE文件进行读取

class PEFile
{
public:
	PEFile();

	~PEFile();

	void Open(const std::wstring& fileName);

	PIMAGE_DOS_HEADER GetDosHeader() const;

	PIMAGE_NT_HEADERS GetNtHeaders() const;

	PIMAGE_OPTIONAL_HEADER GetOptHeader() const;

	ULONGLONG GetPEImageBase() const;

	PIMAGE_DATA_DIRECTORY GetDataDirectory(UINT index) const;

	PIMAGE_SECTION_HEADER GetSectionHeaders();

	// 返回新节区的RVA
	DWORD AddSection(const std::string& name, DWORD dwSize);

	void SetEntryPointer(DWORD dwEP);

	// 写入新文件，一般最后调用
	void WriteToFile();

private:
	bool IsPEFile() const;

	void ReadAsLoader();

private:
	std::wstring m_fileName;

	HANDLE m_hFile;
	PBYTE m_pImageBase;

	PBYTE m_pOverlayData;
};

该模块模仿了Windows程序加载器对PE文件的加载操作。这样做的好处是可以直接使用RVA进行地址的计算，而不必理会FOA。另外映射的时候还需要注意读取文件末尾的OverlayData。

先前我考虑过使用file-mapping来映射PE文件，因为file-mapping可以像加载器一样映射PE文件，这样就不必手动映射每一个节区。这需要在CreateFileMapping的fdwProtect参数中传递 | SEC_IMAGE。使用file-mapping还可以在取消映射之后自动dump回磁盘中。对于大文件的处理，file-mapping可以提升效率。这样做虽然省下了手动映射的步骤，但是正如前面所说，使用SEC_IMAGE会使得MapViewOfFile像加载器一样映射（加载）PE文件，对于.text、.idata等类似的段，我们不能直接对其进行修改，需要使用VirtualProtect修改页面保护属性之后才可以修改这些段。所以我还是决定自己手动映射PE文件。

当然在映射之前，应该检查一下PE文件的有效性，一般来说，检查MZ和PE就可以。

注意PEFile的成员变量中，并没有直接保存PE文件的各种字段地址，只保存了映射的首地址，因为我们需要对PE文件进行频繁的操作，一些字段的地址可能会发生变化，如果忘记了更新对应的成员变量，后续的操作就会发生错误。所以最好是只保存一个基址，其它的字段在需要的时候通过函数动态获取。

新建节区以存储stub

存储位置 实现方式 技术特点 优缺点分析
新增节区 在原有 PE 节区末尾新增一个或多个自定义节（如 .upx0, .pack）。 1. 代码与数据混存 ：Stub 的解密逻辑、压缩数据、IAT 修复代码通常打包在一起。 2. 节属性伪装 ：将代码节标记为可读/写/执行（RWX），或拆分为数据节（RWD）和代码节（RX）。 优点 ：易于定位和管理，不破坏原文件结构。 缺点 ：新增的节名和异常属性（如 RWX）容易被识别为壳特征。
节区缝隙填充 利用 PE 节区对齐（Section Alignment）产生的"缝隙"（Slack Space）。 1. 空间复用 ：文件对齐（File Alignment）通常为 512 字节，而内存对齐为 4096 字节，中间存在大量未使用的零空间。 2. 隐写术：将 Stub 的指令或数据拆散，填充到这些缝隙中。 优点 ：极难通过静态文件大小或节区列表发现，抗查杀能力强。 缺点：开发复杂度高，可利用空间有限。
覆盖资源节 替换或加密原程序的资源段（.rsrc），将 Stub 藏在资源数据中。 1. 借壳生蛋 ：利用资源目录结构的复杂性，将 Stub 代码伪装成图标、位图或版本信息的数据。 2. 运行时解压：程序启动时，Stub 先从资源中解压出真正的资源数据，再执行自身。 优点 ：绕过对代码节的直接扫描。 缺点：资源操作逻辑复杂，易导致程序兼容性问题。
覆盖代码节 直接覆盖原程序的代码节（.text），将原代码压缩/加密后附在文件末尾。 1. 鸠占鹊巢 ：程序入口点（OEP）指向被覆盖的 Stub 代码。 2. 尾部存储：原程序的全部代码和数据被当作"附加数据"处理。 优点 ：文件结构改动最小，看起来像一个正常的 PE 文件。 缺点：原代码节必须有足够空间容纳 Stub，否则需要扩展节区，容易被检测。

我们采用新增节区的方式。因为对齐的需要，文件头末尾通常留有一定空间，这为我们追加新的节区提供了便利。当然最好还是检查一下是否有空闲空间。新的节区将用于存储stub的.text段。

cpp 复制代码 
DWORD PEFile::AddSection(const std::string& name, DWORD dwSize)
{
	PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeaders = GetNtHeaders();
	DWORD dwSizeOfRawData = 0, dwVirtualSize = 0;
	// 计算对齐后的内存大小和文件大小
	// 计算节区对齐后的原始大小
	if (dwSize % pNtHeaders->OptionalHeader.FileAlignment)
	{
		dwSizeOfRawData = (dwSize / pNtHeaders->OptionalHeader.FileAlignment + 1) *
						  pNtHeaders->OptionalHeader.FileAlignment;
	}
	else
	{
		dwSizeOfRawData = (dwSize / pNtHeaders->OptionalHeader.FileAlignment) *
						  pNtHeaders->OptionalHeader.FileAlignment;
	}

	// 计算节区对齐后的内存大小
	if (dwSize % pNtHeaders->OptionalHeader.SectionAlignment)
	{
		dwVirtualSize = (dwSize / pNtHeaders->OptionalHeader.SectionAlignment + 1) *
						pNtHeaders->OptionalHeader.SectionAlignment;
	}
	else
	{
		dwVirtualSize = (dwSize / pNtHeaders->OptionalHeader.SectionAlignment) *
						pNtHeaders->OptionalHeader.SectionAlignment;
	}

	// 添加节表项
	PIMAGE_SECTION_HEADER pLastSecHeader = &(GetSectionHeaders()[pNtHeaders->FileHeader.NumberOfSections - 1]);
	PIMAGE_SECTION_HEADER pNewSectionHeader = pLastSecHeader + 1;

	// 填充新的节表项
	std::memset(pNewSectionHeader, 0, sizeof(IMAGE_SECTION_HEADER));
	std::memcpy(pNewSectionHeader->Name, name.c_str(), IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME); // 设置新节区的名字

	pNewSectionHeader->Misc.VirtualSize = dwVirtualSize;
	pNewSectionHeader->VirtualAddress = pNtHeaders->OptionalHeader.SizeOfImage;
	pNewSectionHeader->SizeOfRawData = dwSizeOfRawData;

	LARGE_INTEGER fileSize;
	GetFileSizeEx(m_hFile, &fileSize);
	pNewSectionHeader->PointerToRawData = fileSize.QuadPart;
	pNewSectionHeader->Characteristics = 0xE0000040;

	// 修正nt头
	pNtHeaders->FileHeader.NumberOfSections++;
	pNtHeaders->OptionalHeader.SizeOfHeaders += sizeof(IMAGE_SECTION_HEADER);
	DWORD dwSizeOfImage = pNtHeaders->OptionalHeader.SizeOfImage; // 用于拷贝原来的数据
	pNtHeaders->OptionalHeader.SizeOfImage += dwVirtualSize;

	// 分配更大的内存空间
	auto pNewImageBase = new byte[dwSizeOfImage + dwVirtualSize]();
	std::memcpy(pNewImageBase, m_pImageBase, dwSizeOfImage);

	// 清理原内存空间
	DWORD dwNewSectionRVA = pNewSectionHeader->VirtualAddress;
	delete[] m_pImageBase;

	// 更新指针
	m_pImageBase = pNewImageBase;

	return dwNewSectionRVA;
}

写回文件

我们将修改后的PE文件作为原文件的副本写回磁盘中，需要注意的是别忘了写回overlay数据：

cpp 复制代码 
void PEFile::WriteToFile()
{
	if (m_pImageBase == nullptr)
	{
		throw std::runtime_error("PEFile: 没有加载PE文件");
	}

	// 构建新文件名：在原文件名基础上添加 "_pack"
	std::wstring newFileName = m_fileName;

	// 查找最后一个点（文件扩展名分隔符）
	size_t dotPos = newFileName.find_last_of(L".");
	if (dotPos != std::wstring::npos)
	{
		// 在扩展名前插入 "_pack"
		newFileName.insert(dotPos, L"_pack");
	}
	else
	{
		// 如果没有扩展名，直接在末尾添加 "_pack"
		newFileName += L"_pack";
	}

	// 创建新文件
	HANDLE hNewFile = CreateFileW(
		newFileName.c_str(),
		GENERIC_WRITE,
		0,
		nullptr,
		CREATE_ALWAYS,
		FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
		nullptr);

	if (hNewFile == INVALID_HANDLE_VALUE)
	{
		throw winapi_failed("CreateFileW Failed for new file");
	}

	try
	{
		PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = GetDosHeader();
		PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeaders = GetNtHeaders();
		PIMAGE_SECTION_HEADER pSecHeaders = GetSectionHeaders();

		DWORD bytesWritten = 0;

		// 1. 写入DOS头和PE头
		DWORD sizeOfHeaders = pNtHeaders->OptionalHeader.SizeOfHeaders;
		if (!WriteFile(hNewFile, m_pImageBase, sizeOfHeaders, &bytesWritten, nullptr))
		{
			throw winapi_failed("WriteFile Failed for headers");
		}

		// 2. 写入各个节区
		for (WORD i = 0; i < pNtHeaders->FileHeader.NumberOfSections; i++)
		{
			// 定位到当前写入位置（节区的文件偏移）
			LARGE_INTEGER filePos;
			filePos.QuadPart = pSecHeaders[i].PointerToRawData;

			if (SetFilePointerEx(hNewFile, filePos, nullptr, FILE_BEGIN) == FALSE)
			{
				throw winapi_failed("SetFilePointerEx Failed for section positioning");
			}

			// 写入节区数据
			DWORD dataSize = pSecHeaders[i].SizeOfRawData;
			DWORD virtualAddress = pSecHeaders[i].VirtualAddress;

			if (dataSize > 0)
			{
				if (!WriteFile(hNewFile, m_pImageBase + virtualAddress, dataSize, &bytesWritten, nullptr))
				{
					throw winapi_failed("WriteFile Failed for section data");
				}
			}
		}

		// 3. 写入额外数据（Overlay）
		if (m_pOverlayData != nullptr)
		{
			// 计算Overlay数据的起始位置
			PIMAGE_SECTION_HEADER pLastSec = &pSecHeaders[pNtHeaders->FileHeader.NumberOfSections - 1];
			DWORD overlayOffset = pLastSec->PointerToRawData + pLastSec->SizeOfRawData;

			LARGE_INTEGER overlayPos;
			overlayPos.QuadPart = overlayOffset;

			if (SetFilePointerEx(hNewFile, overlayPos, nullptr, FILE_BEGIN) == FALSE)
			{
				throw winapi_failed("SetFilePointerEx Failed for overlay positioning");
			}

			// 计算Overlay数据大小
			LARGE_INTEGER originalFileSize;
			if (!GetFileSizeEx(m_hFile, &originalFileSize))
			{
				throw winapi_failed("GetFileSizeEx Failed for overlay size calculation");
			}

			DWORD overlaySize = static_cast<DWORD>(originalFileSize.QuadPart - overlayOffset);

			if (overlaySize > 0)
			{
				if (!WriteFile(hNewFile, m_pOverlayData, overlaySize, &bytesWritten, nullptr))
				{
					throw winapi_failed("WriteFile Failed for overlay data");
				}
			}
		}

		// 4. 设置文件结束位置
		LARGE_INTEGER finalSize;
		finalSize.QuadPart = 0;
		if (SetFilePointerEx(hNewFile, finalSize, nullptr, FILE_END) == FALSE)
		{
			throw winapi_failed("SetFilePointerEx Failed for setting file end");
		}

		if (!SetEndOfFile(hNewFile))
		{
			throw winapi_failed("SetEndOfFile Failed");
		}

		// 刷新文件缓冲区
		if (!FlushFileBuffers(hNewFile))
		{
			throw winapi_failed("FlushFileBuffers Failed");
		}

		CloseHandle(hNewFile);

		// 输出成功信息
		std::cout << "Written!" << std::endl;
	}
	catch (...)
	{
		// 发生异常时关闭文件句柄
		CloseHandle(hNewFile);
		throw;
	}
}

Packer模块

这个模块实现了加壳操作。

cpp 复制代码 
class Packer
{
public:
	Packer(const std::string& stubDllName);
	~Packer();

	void Pack(std::shared_ptr<PEFile> targetFile);

private:
	// 转移并加密导入表，将导入表移动到dwRVA处
	void HideImportTable();

	// 先不考虑aslr的情况
	void FixStubReloc(DWORD dwNewSecRVA);

	PIMAGE_SECTION_HEADER FindStubTextHeader();

	void WriteStub(DWORD dwStubSecRVA);

	void SetParam();

	void SaveOEP();

	void SetEP(DWORD dwStubSecRVA);
	
private:
	std::shared_ptr<PEFile> m_targetFile;
	HMODULE m_hStubDll;

	PBYTE m_pStubDll;
};

隐藏导入表

关于导入表可以参考我的这两篇文章：

PE加密壳处理导入表的逻辑是破坏静态结构、延迟动态重建。其根本目的是切断静态分析工具直接获取API调用线索的路径，同时保证程序在运行时能正常执行。

处理导入表的方式有很多种，这里说说一些常见的做法：

处理阶段 目标 技术手段 对分析/运行的影响 对抗对象
静态破坏 (磁盘文件) 隐藏、误导 切断静态分析线索 1. 清空/截断IID ：抹去PE头中原始导入描述符。 2. 加密IAT ：加密IAT中的地址数据。 3. 替换为壳表：仅保留壳自身所需API的导入表。 静态分析工具失效 （如PEiD, LordPE）无法直接列出程序真实调用的API，增加逆向起点难度。 逆向分析者、 静态扫描工具
动态重建 (内存运行) 延迟、按需恢复 保证程序正常运行 1. 模拟加载器 ：壳代码调用GetProcAddress，手动填充内存IAT。 2. 延迟加载 ：仅在API首次被调用前才解析其地址。 3. API哈希：存储API的哈希值而非字符串，运行时比对获取地址。 程序功能正常 运行时代码能通过IAT正确调用系统API，但重建时机可控，增加动态分析复杂度。 动态调试、 脱壳时机捕捉
高级混淆 (抗修复) 干扰、绑定 防止自动化脱壳修复 1. IAT Hook/代理跳板 ：IAT填入壳代码地址，调用前先执行壳逻辑。 2. 移动IAT ：将IAT重定位到堆或新节区，破坏标准PE结构。 3. 代码虚拟化 ：将call [IAT]等指令转换为虚拟机字节码，消除直接调用痕迹。 自动化修复失败 脱壳工具（如ImportREC）抓取的IAT可能指向壳代码，导致修复后的程序无法运行。 自动化脱壳工具、 IAT修复脚本

**为了尽快搭建整个加壳框架，我们只是简单地将导入表进行加密，并清空导入表的数据目录项和所在的空间，再将加密后的导入表放到.pack节区中进行保存，供stub修复iat使用。**后续会使用其它技术对导入表进行处理。

cpp 复制代码 
void Packer::HideImportTable()
{
	PIMAGE_DATA_DIRECTORY pImportTable = m_targetFile->GetDataDirectory(IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT);

	// 清空导入表数据目录项
	DWORD dwImportTableRVA = pImportTable->VirtualAddress;
	DWORD dwImportTableSize = pImportTable->Size;

	pImportTable->VirtualAddress = 0;
	pImportTable->Size = 0;

	PBYTE pImageBase = reinterpret_cast<PBYTE>(m_targetFile->GetDosHeader());

	// 复制原导入表
	auto pNewImportTable = new byte[dwImportTableSize]();
	std::memcpy(pNewImportTable, pImageBase + dwImportTableRVA, dwImportTableSize);
	
	// 销毁原导入表
	std::memset(pImageBase + dwImportTableRVA, 0, dwImportTableSize);

	// 加密导入表
	for (int i = 0;i < dwImportTableSize;i++)
	{
		pNewImportTable[i] ^= key;
	}

	// 转移导入表到stub中
	PIMPT pImpt = reinterpret_cast<PIMPT>(GetProcAddress(m_hStubDll, "g_importTable"));
	if (!pImpt)
	{
		delete[] pNewImportTable;
		throw winapi_failed("getting g_importTable failed");
	}
	
	if (IMPT_SIZE >= dwImportTableSize)
	{
		std::memcpy(pImpt->pData, pNewImportTable, dwImportTableSize);
		pImpt->dwSize = dwImportTableSize;

		pImpt->dwRVA = dwImportTableRVA;
		pImpt->dwSize = dwImportTableSize;
	}
	else
	{
		delete[] pNewImportTable;
		throw std::runtime_error("the size of impt too small");
	}

	delete[] pNewImportTable;
}

修复Stub的重定位表项

关于重定位表的结构，可以看看我的另一篇文章PE文件之重定位表。

stub.dll中的一些操作使用的是VA，这些VA原来是加载器进行修正的，但是目标PE文件中并没有Stub.dll的重定位表。我考虑过合并stub和目标PE文件的重定位表，这样加载器就可以帮我们处理stub的重定位信息。但是这样做有些麻烦：

  • 首先是BASERELOC指定的空间中没有足够的容量装得下stub的重定位表。不过好在PE文件中会有许多空洞，我们可以把BASERELOC移植到cave中。
  • 假定有了足够的空间容纳stub的重定位表，在合并之前还需要剔除不属于.text的重定位信息。由于重定位信息是以页面为单位进行组织的，要判断一个地址是否在.text中还是有些麻烦的。
  • 假定剔除了无关的重定位地址，在合并之前还需要修改stub重定位表的页基址（因为.text是追加到目标PE文件中的），并判断需要移植的重定位表的页基址是否和目标PE文件的重定位表的页基址冲突。

所以我决定直接在加壳的时候就手动修复stub的重定位信息。由于我们将Stub.dll的.text复制到了.pack中，所以在stub中进行的直接寻址需要根据.pack节区的rva进行修正：

cpp 复制代码 
void Packer::FixStubReloc(DWORD dwNewSecRVA)
{
	auto pDosHeader = reinterpret_cast<PIMAGE_DOS_HEADER>(m_pStubDll);
	auto pNtHeaders = reinterpret_cast<PIMAGE_NT_HEADERS>((PBYTE)pDosHeader + pDosHeader->e_lfanew);
	PIMAGE_SECTION_HEADER pSecHeaders = IMAGE_FIRST_SECTION(pNtHeaders);
	
	// 定位到数据目录项中的重定位表
	PIMAGE_DATA_DIRECTORY pDataDirs = pNtHeaders->OptionalHeader.DataDirectory;
	auto pRelocDir = &pDataDirs[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC];
	// 得到重定位表
	auto pRelocTable = reinterpret_cast<PIMAGE_BASE_RELOCATION>(m_pStubDll + pRelocDir->VirtualAddress);

	// 新的加载基址和原来的加载基址
	ULONGLONG newImageBase = m_targetFile->GetPEImageBase();
	ULONGLONG originImageBase = pNtHeaders->OptionalHeader.ImageBase;

	// 得到.text节区的起始地址
	PIMAGE_SECTION_HEADER pTextHeader = FindStubTextHeader();

	typedef struct
	{
		WORD OffsetInPage : 12;
		WORD Type : 4;
	} TypeOffset, *PTypeOffset;

	/*
	下面开始对修正stub中的重定位信息，直接对重定位表项指向的地址进行修复
	我们只关心.text中需要重定位的地址，因为我们只追加了.text节。
	*/

	while (pRelocTable->VirtualAddress) // 遍历重定位表
	{
		DWORD dwPageRVA = pRelocTable->VirtualAddress;
		PTypeOffset pOffsets = reinterpret_cast<PTypeOffset>(pRelocTable + 1);
		// 得到该页内需要重定位的偏移地址数目
		DWORD dwOffsetNums = (pRelocTable->SizeOfBlock - sizeof(IMAGE_BASE_RELOCATION)) / sizeof(TypeOffset);

		for (size_t i = 0; i < dwOffsetNums; i++)
		{
			if (*(PULONGLONG)(&pOffsets[i]) == NULL)
				break;
			ULONGLONG dwRVA = dwPageRVA + pOffsets[i].OffsetInPage;
			PULONGLONG pRelocAddr = (PULONGLONG)((ULONGLONG)m_pStubDll + dwRVA);
			// 修复重定位信息   公式：需要修复的地址-原映像基址-原区段基址+现区段基址+现映像基址
			ULONGLONG dwRelocCode = *pRelocAddr - originImageBase - pTextHeader->VirtualAddress +
									dwNewSecRVA + newImageBase;
			*pRelocAddr = dwRelocCode;
		}
		pRelocTable = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)((ULONGLONG)pRelocTable + pRelocTable->SizeOfBlock);
	}
}

Stub.dll

融合区段

为了便于Packer提取stub代码，我们使用下面的指令融合区段并修改区段属性：

cpp 复制代码 
#pragma comment(linker, "/merge:.data=.text")
#pragma comment(linker, "/merge:.rdata=.text")
#pragma comment(linker, "/section:.text,RWE")

初始化

由于我们破坏的导入表，程序运行所需的模块都没有被加载的内存中，壳代码首先要做的便是搭建基础的运行环境。

原理可以参考我的这篇文章：64位Windows中使用PEB来获取进程加载的模块

头文件：

cpp 复制代码 
#pragma once

#include <Windows.h>

// 偏移量定义
#define OFFSET_PEB_IN_TEB 0x60
#define OFFSET_ImageBaseAddress_IN_PEB 0x10
#define OFFSET_LDR_IN_PEB 0x18
#define OFFSET_InLoadOrderModuleList_IN_LDR 0x10
#define OFFSET_InLoadOrderLinks_IN_LDR_DATA_TABLE_ENTRY 0x10
#define OFFSET_DllBase_IN_LDR_DATA_TABLE_ENTRY 0x30
#define OFFSET_BaseDllName_IN_LDR_DATA_TABLE_ENTRY 0x58

typedef HMODULE(WINAPI *fnLoadLibraryA)(LPCSTR);
typedef FARPROC(WINAPI *fnGetProcAddress)(HMODULE, LPCSTR);
typedef INT(WINAPI *fnMessageBoxW)(HWND, LPCWSTR, LPCWSTR, UINT);
typedef VOID(WINAPI *fnExitProcess)(UINT);
typedef BOOL(WINAPI *fnVirtualProtect)(LPVOID lpAddress, SIZE_T dwSize, DWORD flNewProtect, PDWORD lpflOldProtect);
typedef SIZE_T(WINAPI *fnVirtualQuery)(LPCVOID lpAddress, PMEMORY_BASIC_INFORMATION lpBuffer, SIZE_T dwLength);

// 需要用到的模块基址
extern ULONGLONG g_ImageBase;
extern ULONGLONG g_kernel32ImageBase;
extern HMODULE g_hUser32;

// 常用函数
extern fnLoadLibraryA g_MyLoadLibrary;
extern fnGetProcAddress g_MyGetProcAddress;

extern fnMessageBoxW g_MyMessageBoxW;
extern fnExitProcess g_MyExitProcess;
extern fnVirtualProtect g_MyVirtualProtect;
extern fnVirtualQuery g_MyVirtualQuery;

int MyStrCmp(const char *p, const char *q);

bool Init();

在实现的时候使用了PEB中的ImageAddressBase字段来作为基址，如果使用PE中的ImageBase，如果启用了ARLS机制，壳代码就会报内存访问错误。另外我们使用了SEH来处理异常，否则初始化失败的时候程序会卡死一段时间，虽然无伤大雅，但也让人难受：

cpp 复制代码 
#include "pch.h"

#include "init.h"

// 需要用到的模块基址
ULONGLONG g_ImageBase;
ULONGLONG g_kernel32ImageBase;
HMODULE g_hUser32;

// 常用函数
fnLoadLibraryA g_MyLoadLibrary;
fnGetProcAddress g_MyGetProcAddress;
fnMessageBoxW g_MyMessageBoxW;
fnExitProcess g_MyExitProcess;
fnVirtualProtect g_MyVirtualProtect;
fnVirtualQuery g_MyVirtualQuery;

// 获取当前模块和kernel32模块的基址
static ULONGLONG GetKernel32Addr()
{
	_TEB *pTeb = NtCurrentTeb();
	ULONGLONG pPeb = *(PULONGLONG)((ULONGLONG)pTeb + OFFSET_PEB_IN_TEB);

	// 初始化sg_ImageBase
	sg_ImageBase = *(PULONGLONG)(pPeb + OFFSET_ImageBaseAddress_IN_PEB);

	// 获取Ldr
	PULONGLONG pLdr = (PULONGLONG) * (PULONGLONG)(pPeb + OFFSET_LDR_IN_PEB);

	// 获取InLoadOrderModuleList
	PLIST_ENTRY InLoadOrderModuleList = (PLIST_ENTRY)((ULONGLONG)pLdr + OFFSET_InLoadOrderModuleList_IN_LDR);

	// 直接取第三个模块（假设：exe->ntdll->kernel32）
	PLIST_ENTRY pModuleExe = InLoadOrderModuleList->Flink; // 第一个：exe模块
	PLIST_ENTRY pModuleNtdll = pModuleExe->Flink;		   // 第二个：ntdll
	PLIST_ENTRY pModuleKernel32 = pModuleNtdll->Flink;	   // 第三个：kernel32

	// 转换为LDR_DATA_TABLE_ENTRY指针
	// LIST_ENTRY是嵌入在LDR_DATA_TABLE_ENTRY结构中的，计算结构体起始地址
	ULONGLONG ullKernel32Base = *(PULONGLONG)((ULONGLONG)pModuleKernel32 + OFFSET_DllBase_IN_LDR_DATA_TABLE_ENTRY);

	sg_kernel32ImageBase = ullKernel32Base;

	// 获取DllBase
	return ullKernel32Base;
}

int MyStrCmp(const char *p, const char *q)
{
	while (*p == *q && *p != '\0')
	{
		p++;
		q++;
	}
	return *p - *q;
}

static ULONGLONG InitGetProcAddress(ULONGLONG ullKernel32Base)
{
	PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)ullKernel32Base;
	PIMAGE_NT_HEADERS64 pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS64)(ullKernel32Base + pDosHeader->e_lfanew);

	// 获取导出表
	PIMAGE_DATA_DIRECTORY pExpDir = &(pNtHeader->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT]);
	PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY pExpTable = (PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY)(ullKernel32Base + pExpDir->VirtualAddress);

	// 遍历导出表，得到GetProcAddress

	DWORD dwNumberOfNames = pExpTable->NumberOfNames;
	// 导出函数地址表VA
	PDWORD pdwAddrOfFuncs = (PDWORD)(ullKernel32Base + pExpTable->AddressOfFunctions);
	// 函数名称地址表VA
	PDWORD pdwAddrOfNames = (PDWORD)(ullKernel32Base + pExpTable->AddressOfNames);
	// 函数序号地址表
	PWORD pdwAddrOfOrdinals = (PWORD)(ullKernel32Base + pExpTable->AddressOfNameOrdinals);

	const char targetName[] = "GetProcAddress";
	for (int i = 0; i < dwNumberOfNames; i++)
	{
		LPCSTR name = (LPCSTR)(ullKernel32Base + pdwAddrOfNames[i]);
		if (!MyStrCmp(name, targetName))
		{
			g_MyGetProcAddress = (fnGetProcAddress)(ullKernel32Base + pdwAddrOfFuncs[pdwAddrOfOrdinals[i]]);
			return ullKernel32Base + pdwAddrOfFuncs[pdwAddrOfOrdinals[i]];
		}
	}

	return 0;
}

bool Init()
{
	__try
	{
		// 获取kernel32基址
		sg_kernel32ImageBase = GetKernel32Addr();
		if (!sg_kernel32ImageBase)
		{
			__leave;
		}

		// 获取GetProcAddress
		g_MyGetProcAddress = (fnGetProcAddress)InitGetProcAddress(sg_kernel32ImageBase);
		if (!g_MyGetProcAddress)
		{
			__leave;
		}

		// 获取其他需要的函数
		g_MyLoadLibrary = (fnLoadLibraryA)g_MyGetProcAddress((HMODULE)sg_kernel32ImageBase, "LoadLibraryA");
		if (!g_MyLoadLibrary)
		{
			__leave;
		}

		sg_hUser32 = g_MyLoadLibrary("user32");
		if (!sg_hUser32)
		{
			__leave;
		}
		g_MyMessageBoxW = (fnMessageBoxW)g_MyGetProcAddress(sg_hUser32, "MessageBoxW");
		if (!g_MyMessageBoxW)
		{
			__leave;
		}

		g_MyExitProcess = (fnExitProcess)g_MyGetProcAddress((HMODULE)sg_kernel32ImageBase, "ExitProcess");
		if (!g_MyExitProcess)
		{
			__leave;
		}

		g_MyVirtualProtect = (fnVirtualProtect)g_MyGetProcAddress(
			(HMODULE)sg_kernel32ImageBase, "VirtualProtect");
		if (!g_MyExitProcess)
		{
			__leave;
		}

		g_MyVirtualQuery = (fnVirtualQuery)g_MyGetProcAddress((HMODULE)sg_kernel32ImageBase, "VirtualQuery");
		if (!g_MyVirtualQuery)
		{
			__leave;
		}
	}
	__except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER)
	{
		return false;
	}

	return true;
}

修复IAT

这里模仿加载器对IAT进行修复，需要注意的是在修复的时候需要修改对应地址的页属性：

cpp 复制代码 
static void FixImportTable()
{
	// 解密导入表
	for (int i = 0; i < g_importTable.dwSize; i++)
	{
		g_importTable.pData[i] ^= key;
	}

	// 修复IAT
	PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR pImportDesc = (PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR)g_importTable.pData;
	while (pImportDesc->Name)
	{
		const char *modName = (const char *)(sg_ImageBase + pImportDesc->Name);

		HMODULE hMod = g_MyLoadLibrary(modName);
		PIMAGE_THUNK_DATA pFirstThunks = (PIMAGE_THUNK_DATA)(sg_ImageBase + pImportDesc->FirstThunk);

		// 计算这个DLL的IAT大小（以NULL结束符为界）
		DWORD iatSize = 0;
		PIMAGE_THUNK_DATA pTemp = pFirstThunks;
		while (pTemp->u1.AddressOfData != 0)
		{
			iatSize += sizeof(IMAGE_THUNK_DATA);
			pTemp++;
		}
		iatSize += sizeof(IMAGE_THUNK_DATA); // 包含NULL结束符

		// 修改这个IAT区域的保护
		DWORD dwOldProtect = 0;
		if (!g_MyVirtualProtect(pFirstThunks, iatSize, PAGE_READWRITE, &dwOldProtect))
		{
			// 尝试以页为单位
			MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi = {0};
			g_MyVirtualQuery(pFirstThunks, &mbi, sizeof(mbi));

			// 对齐到页边界
			LPVOID pageStart = (LPVOID)((ULONG_PTR)pFirstThunks & ~0xFFF);
			SIZE_T pageCount = ((iatSize + 0xFFF) / 0x1000) + 1;

			if (!g_MyVirtualProtect(pageStart, pageCount * 0x1000, PAGE_READWRITE, &dwOldProtect))
			{
				g_MyMessageBoxW(nullptr, L"FixImportTable", L"Unable to change page", MB_OK);
				g_MyExitProcess(12);
			}
		}

		while (pFirstThunks->u1.AddressOfData)
		{
			// 检查是通过序号还是名称导入的
			if (IMAGE_SNAP_BY_ORDINAL64(pFirstThunks->u1.Ordinal))
			{
				DWORD dwFuncOrinal = (pFirstThunks->u1.Ordinal) & 0xFFFF;
				ULONGLONG ullFuncAddr = (ULONGLONG)g_MyGetProcAddress(hMod, MAKEINTRESOURCEA(dwFuncOrinal));
				pFirstThunks->u1.Function = ullFuncAddr;
			}
			else
			{
				DWORD dwFuncNameRVA = pFirstThunks->u1.AddressOfData;
				PIMAGE_IMPORT_BY_NAME pFuncName = (PIMAGE_IMPORT_BY_NAME)(sg_ImageBase + dwFuncNameRVA);
				ULONGLONG ullFuncAddr = (ULONGLONG)g_MyGetProcAddress(hMod, pFuncName->Name);
				pFirstThunks->u1.Function = ullFuncAddr;
			}
			pFirstThunks++;
		}
		pImportDesc++;
	}
}

执行OEP

cpp 复制代码 
typedef void (*FUNC)();
FUNC ep = (FUNC)(g_param.dwEP + g_ImageBase);
ep();

修改编译选项

使用vs默认的编译选项编译dll时，cl会自动添加一些安全检查函数，这并不是我们想要的，因为它们可能会访问其它节区。

首先禁用安全检查：

然后修改基本运行时检查：

总结

至此，一个基本的软件壳框架就搭好了，可以使用一个PE文件作为输入进行测试。当然，像notepad这样经过微软签名的程序加壳后就不能运行，因为我们的壳破坏了签名。后续我将为其添加反调试、反dump、动态解密、反静态分析等功能。

参考

开源软件：

参考书籍：

  • 《Windows PE权威指南》
  • 《加密与解密》
  • 《Windows环境下32位汇编语言程序设计》
  • 《Windows内核原理与实现》
  • 《逆向工程核心原理》
  • 《Windows核心编程》
  • 《精通Windows API》
  • 《软件加密技术内幕》
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