软件加壳的原理及实现

1126 2025-09-04 04:39:26

加壳的实现我是个初学者，所知有限，难免会有错误，如果有人发现了错误，还请指正。先大致说一下加壳的原理，即在原PE文件（后面称之为

加壳的实现

我是个初学者，所知有限，难免会有错误，如果有人发现了错误，还请指正。先大致说一下加壳的原理，即在原PE文件（后面称之为宿主文件）上加一个新的区段（也就是壳），然后从这个新的区段上开始运行;也就算是成功的加上了壳；下面我们就说一下具体的实现。这个工程有两个项目，一个用来生成壳的Win32项目（dll类型），另一个是实现加壳的MFC项目；加壳的项目界面是用MFC实现的，除了原有的类外，添加了两个新类，一个用于PE操作，一个用于加壳。

下面说下加壳过程的实现：先将原PE文件读取到内存；获取头文件信息，获得.text区段信息，然后对代码段进行加密（简单的异或加密）；随后再用LoadLibrary将生成的壳（是一个dll）加载到内存；我们需要在壳的程序里对宿主PE进行解密，并且还要修复重定位，所以要把一些必要的数据存储到加载的壳里面；申请空间将dll（壳）拷贝一份（此处大家可能会疑惑为什么要拷贝一份，因为我在以LoadLibrary加载进来的壳里直接修改需要重定位的地址信息时，程序运行会出错）；然后申请内存，大小是原宿主PE文件和壳的大小的和；先将宿主程序拷贝进去；然后修复重定位信息，这个地方应该重点说明一下，我是直接把展开的整个dll拷贝到新PE文件里，并且打算壳的部分利用系统的重定位（每次加载PE文件的时候，如果重定位没有关掉，系统会进行一次重定位），所以在拷贝之前，要把需要重定位的地址修改成在新PE中的虚拟地址，并且我们的壳是通过LoadLibrary的方式加载的，已经被重定位过，我又是直接拷贝过来的，所以修改地址的时候要注意，后面会说到如何修改。然后，合并PE文件和壳；设置新的OEP，既然加壳，当然要从壳的我们规定的开始位置开始执行，需要将其改成相对新PE开始位置的偏移，原理和修复重定位差不多，不过一个是相对虚拟地址，一个是虚拟地址。如图：相对虚拟地址=1+2；如果修复重定位的话就某一地址的相对虚拟地址再加个默认基址；下面是代码实现部分：

bool CPack::Pack(WCHAR * szPath)

{

CPe objPe;

//读取要被加壳的PE文件

DWORD dwReadFilSize = 0;

HANDLE hFile = CreateFile(szPath,GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL,

OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

DWORD dwFileSize = GetFileSize(hFile, NULL);

char * pFileBuf = new char[dwFileSize];

memset(pFileBuf, 0, dwFileSize);

ReadFile(hFile, pFileBuf, dwFileSize, &dwReadFilSize, NULL);

//获取PE头文件信息

PEHEADERINFO pPeHead = { 0 };

objPe.GetPeHeaderinfo(pFileBuf, &pPeHead);

//加密

IMAGE_SECTION_HEADER pTxtSection;

objPe.GetSectionInfo(pFileBuf, &pTxtSection, ".text");

objPe.XorCode((LPBYTE)(pTxtSection.PointerToRawData + pFileBuf), pTxtSection.SizeOfRawData);

//用loadLibrary加载壳文件

HMODULE pLoadStubBuf = LoadLibrary(L"..\\Release\\Stub.dll");

//存储必要的信息

PPACKINFO PackInfoAdd = (PPACKINFO)GetProcAddress((HMODULE)pLoadStubBuf, "g_PackInfo");

PackInfoAdd->dwOriStartPoint = pPeHead.pOptionHeader->AddressOfEntryPoint; //需要跳转的OEP

PackInfoAdd->dwImageBase = pPeHead.pOptionHeader->ImageBase; //默认加载基址

PackInfoAdd->dwXorCode = pTxtSection.VirtualAddress; //加密代码段地址

PackInfoAdd->dwXorKey = 0xE; //加密密钥

PackInfoAdd->dwXorSize = pTxtSection.SizeOfRawData; //加密大小

PackInfoAdd->stcPeRelocDir = pPeHead.pOptionHeader->DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC]; //重定位表信息

PackInfoAdd->dwSizeOfImage = pPeHead.pOptionHeader->SizeOfImage; //原PE的大小

//拷贝一份

MODULEINFO stcModInfo = { 0 };

GetModuleInformation(GetCurrentProcess(), pLoadStubBuf, &stcModInfo, sizeof(MODULEINFO));

char * pStubBuf = new char[stcModInfo.SizeOfImage];

memset(pStubBuf, 0, stcModInfo.SizeOfImage);

memcpy(pStubBuf, pLoadStubBuf, stcModInfo.SizeOfImage);

//申请新空间存储新PE

int NewPeSize = objPe.GetAddSectionSize(pFileBuf, (char*)pLoadStubBuf, stcModInfo.SizeOfImage);

char * pNewPeBuf = new char[NewPeSize];

memset(pNewPeBuf, 0, NewPeSize);

memcpy(pNewPeBuf, pFileBuf, dwFileSize);

//修改重定位表

objPe.FixReloc(pStubBuf, pNewPeBuf);

// 添加一个区段

objPe.AddSection(pNewPeBuf, pStubBuf, stcModInfo.SizeOfImage);

//设置入口点

//自己定义的壳的开始位置的原始偏移

DWORD Offset = PackInfoAdd->dwStartPoint - (DWORD)pLoadStubBuf;

//相对于新PE的起始位置的偏移

unsigned int NewOep = Offset + pPeHead.pOptionHeader->SizeOfImage;

objPe.SetOep(pNewPeBuf, NewOep);

//保存成文件

SavePackFile(szPath, pNewPeBuf, NewPeSize);

//释放内存

delete[]pFileBuf;

delete[]pStubBuf;

delete[]pNewPeBuf;

return true;

}

下面我们就重点说一下修复重定位，通过重定位表找到能存储着需要重定位地址的地址，然后我们把这个地址存储的数据给改了就行了；其实修改重定位信息，简而言之就是把需要重定位的地址改成基于新基址的虚拟地址，这样程序在运行时才能根据真正的加载基址进行重定位；像我们这种情况，需要算出目标地址相对于壳的起始位置的偏移，加上宿主PE的默认加载基址，再加上这个壳加到PE之后的作为新区段的相对虚拟地址，也就是基于新PE的虚拟地址了。并且由于相对虚拟地址是从0开始，所以头文件里的sizeofimage就是这个新区段的RVA。比如说一个在内存中展开后大小（sizeofimage）为5000的宿主文件，相对虚拟地址为5000的地方就是新区段的起始位置（vitualaddress）。如图：

还有几点应该注意，壳的部分我们要用系统进行重定位，在循环中要修改壳需要重定位的页的起始位置相对虚拟地址（重定位表的每一个PIMAGE_BASE_RELOCATION结构体变量描述的都是某个区段一个页的重定位信息），最后还要将重定位表的指针指向壳的重定位表，并且将重定位表的大小改成壳的重定位表的大小。代码实现如下：

bool CPe::FixReloc(char* StubBuf, char*PeBuf)

{

//获取被加壳PE文件的重定位表指针

PIMAGE_DOS_HEADER pPeDos = (PIMAGE_DOS_HEADER)PeBuf;

PIMAGE_NT_HEADERS pPeNt = (PIMAGE_NT_HEADERS)(pPeDos->e_lfanew + PeBuf);

PIMAGE_DATA_DIRECTORY pPeRelocDir = &(pPeNt->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC]);

//获取壳文件的重定位表指针

PIMAGE_DOS_HEADER pStuDos = (PIMAGE_DOS_HEADER)StubBuf;

PIMAGE_NT_HEADERS pStuNt = (PIMAGE_NT_HEADERS)(pStuDos->e_lfanew + StubBuf);

PIMAGE_DATA_DIRECTORY pStuRelocDir = pStuNt->OptionalHeader.DataDirectory;

pStuRelocDir = &(pStuRelocDir[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC]);

//获取重定位目录

PIMAGE_BASE_RELOCATION pStuReloc = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)((DWORD)StubBuf + pStuRelocDir->VirtualAddress);

//定义一个存储TypeOffset的结构体

typedef struct {

WORD Offset : 12;

WORD Type : 4;

}TypeOffset, *PTypeOffset;

//修复重定位信息

PTypeOffset pTypeOffset = (PTypeOffset)(pStuReloc + 1);

DWORD dwCount = (pStuReloc->SizeOfBlock - 8) / 2;

while (pStuReloc->VirtualAddress)

{

for (DWORD i = 0; i < dwCount; i++)

{

if (*(PDWORD)(&pTypeOffset[i]) == NULL)

{

break;

}

//存储重定位地址的相对虚拟地址

DWORD dwRVA = pStuReloc->VirtualAddress + pTypeOffset[i].Offset; //RVA

//重定位的地址

DWORD pRelocAddr = *(PDWORD)((DWORD)StubBuf + dwRVA);

//改掉(PDWORD)((DWORD)StubBuf + dwRVA)存储的值，也就是已经重定位的将来需要重定位的地址

*(PDWORD)((DWORD)StubBuf + dwRVA) = pRelocAddr - pStuNt->OptionalHeader.ImageBase

+ pPeNt->OptionalHeader.ImageBase + pPeNt->OptionalHeader.SizeOfImage;

}

//修改壳重定表中需要重定位的页的起始位置的相对虚拟地址

pStuReloc->VirtualAddress += pPeNt->OptionalHeader.SizeOfImage;

pStuReloc = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)((DWORD)pStuReloc + pStuReloc->SizeOfBlock);

}

//修改PE文件的重定位表指针

pPeRelocDir->Size = pStuRelocDir->Size;

pPeRelocDir->VirtualAddress = pStuRelocDir->VirtualAddress + pPeNt->OptionalHeader.SizeOfImage;

return true;

}

接下来讲一下添加区段，这个主要要注意更改PE头文件的信息，文件才能正常运行，不用对齐，我是把整个展开的dll拷贝过来的，按0x1000进行对齐展开的代码，按0x200对齐肯定没问题。要注意将新区段的属性得是可读可写可执行（我踩的一个坑），至于为什么后面再说；下面是实现代码：

void CPe::AddSection(char* pBuf, char*pNewSection, int nSize)

{

PEHEADERINFO HeaderInfo = { 0 };

DWORD NumOfSection = 0;

if (IsPeFile(pBuf) == false)

{

return;

}

//获得PE的头文件信息

GetPeHeaderinfo(pBuf,&HeaderInfo);

//修改区段数量

NumOfSection = HeaderInfo.pFileHeader->NumberOfSections;

HeaderInfo.pFileHeader->NumberOfSections += 1;

//新增区段信息

PIMAGE_SECTION_HEADER pLastHeader = HeaderInfo.pSectionHeader + NumOfSection - 1;

PIMAGE_SECTION_HEADER pNewSecHeader = HeaderInfo.pSectionHeader + NumOfSection;

memcpy(pNewSecHeader->Name, "aStub", 6);

pNewSecHeader->Misc.VirtualSize = nSize;

pNewSecHeader->VirtualAddress = HeaderInfo.pOptionHeader->SizeOfImage;

int a = sizeof(*pBuf);

pNewSecHeader->PointerToRawData = pLastHeader->PointerToRawData + pLastHeader->SizeOfRawData;

pNewSecHeader->SizeOfRawData = nSize;

pNewSecHeader->Characteristics = 0xE0000020;

//修改镜像大小

HeaderInfo.pOptionHeader->SizeOfImage += nSize;

//把区段添加到PE文件中

memcpy(pBuf + pNewSecHeader->PointerToRawData, pNewSection, nSize);

}

大家应该已经注意到我获取头文件信息很多地方都是直接用的一个函数GetPeHeaderinfo，我是把获取头文件信息的操作封装成了函数；信息保存在一个自定义结构体类型的变量里；

typedef struct PEHEADERINFO

{

PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader;

PIMAGE_OPTIONAL_HEADER pOptionHeader;

PIMAGE_SECTION_HEADER pSectionHeader;

}PEHEADERINFO, *PPEHEADERINFO;

下面就说一下壳的实现：既然前面对宿主PE的代码段进行加密，自然要在壳的代码里进行解密；在执行之前我们还要人工对原PE文件进行一次重定位；要让程序执行原PE文件；自然要跳转到原始的入口点，前面已经将原始入口点的相对虚拟地址保存到了壳里面。只要根据加载基址算出这个入口点的地址，到这个地址去执行就可以了。那么问题来了，我们的壳利用利用入口点直接开始执行了我们的代码，既没加载模块，也没加载资源什么的，无论是人工的进行重定位，还是获得当前的加载基址，都需要函数。所所以我们要人工的获取以下这些函数的地址。首先，要先将可能要用到的函数定义好：

//Stub部分用到的函数的类型定义

typedef DWORD(WINAPI *fnGetProcAddress)(_In_ HMODULE hModule, _In_ LPCSTR lpProcName);

typedef HMODULE(WINAPI *fnLoadLibraryA)(_In_ LPCSTR lpLibFileName);

typedef HMODULE(WINAPI *fnGetModuleHandleA)(_In_opt_ LPCSTR lpModuleName);

typedef BOOL(WINAPI *fnVirtualProtect)(_In_ LPVOID lpAddress, _In_ SIZE_T dwSize, _In_ DWORD flNewProtect, _Out_ PDWORD lpflOldProtect);

typedef LPVOID(WINAPI *fnVirtualAlloc)(_In_opt_ LPVOID lpAddress, _In_ SIZE_T dwSize, _In_ DWORD flAllocationType, _In_ DWORD flProtect);

typedef void(WINAPI *fnExitProcess)(_In_ UINT uExitCode);

typedef int(WINAPI *fnMessageBox)(HWND hWnd, LPSTR lpText, LPSTR lpCaption, UINT uType);

定义函数指针，保存函数地址

//需要获取的函数

fnGetProcAddress pfnGetProcAddress = NULL;

fnLoadLibraryA pfnLoadLibraryA = NULL;

fnVirtualProtect pfnVirtualProtect = NULL;

fnVirtualAlloc pfnVirtualAlloc = NULL;

fnGetModuleHandleA pfnGetModuleHandleA = NULL;

fnMessageBox pfnMessageBox = NULL;

fnExitProcess pfnExitProcess = NULL;

好了该说一下，我上面提到的那个坑了，我开始没有把壳的这个区段保存成可读可写可执行的属性，导致获得的下面这些变量的值都无法保存；后来意识到这个问题，改了属性后果然正常。

下面是获取Kernel32.dll的代码

DWORD GetKernel32Addr()

{

DWORD dwKernel32Addr = 0;

_asm

{

push eax

mov eax, dword ptr fs : [0x30] //eax=PEB的地址

mov eax, [eax + 0x0C] //eax=PEB_LDR_DATA的指针

mov eax, [eax + 0x1C] //eax=模块初始化链表的指针，InInitializationOrderModuleList

mov eax, [eax] //eax=列表中的第二个条目

mov eax, [eax + 0x08] //eax=获取到的Kernel32.dll基址（win7下获取的是KernelBase.dll

mov dwKernel32Addr, eax

pop eax

}

return dwKernel32Addr;

}

然后用名称遍历导出表得到函数GetProcAddress的地址；然后我们就可以利用GetProcAddress获得所需函数的地址：

void Init()

{

HMODULE hKernel32 = (HMODULE)GetKernel32Addr();

pfnGetProcAddress = (fnGetProcAddress)MyGetProcessAddress();

pfnLoadLibraryA = (fnLoadLibraryA)pfnGetProcAddress(hKernel32, "LoadLibraryA");

pfnVirtualProtect = (fnVirtualProtect)pfnGetProcAddress(hKernel32, "VirtualProtect");

pfnVirtualAlloc = (fnVirtualAlloc)pfnGetProcAddress(hKernel32, "VirtualAlloc");

pfnGetModuleHandleA = (fnGetModuleHandleA)pfnGetProcAddress(hKernel32, "GetModuleHandleA");

pfnExitProcess = (fnExitProcess)pfnGetProcAddress(hKernel32, "ExitProcess");

//获取messagebox

HMODULE hUser32 = pfnLoadLibraryA("user32.dll");

pfnMessageBox = (fnMessageBox)pfnGetProcAddress(hUser32, "MessageBoxA");

//加载基址

LoadBase = (DWORD)pfnGetModuleHandleA(NULL);

}

下面就要利用得到的函数，对原宿主PE进行人工的重定位了，就是把需要重定位的虚拟地址改成真正的地址；用保存的地址-默认加载基址（加壳的过程中已保存）+实际的加载基址；在重定位的过程中要修改保护属性。

bool SelfReloc()

{

//获取重定位目录

PIMAGE_BASE_RELOCATION pStuReloc = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)(LoadBase + g_PackInfo.stcPeRelocDir.VirtualAddress);

//定义一个存储TypeOffset的结构体

typedef struct {

WORD Offset : 12;

WORD Type : 4;

}TypeOffset, *PTypeOffset;

DWORD dwOldProtect = 0;

//修复重定位信息

while (pStuReloc->VirtualAddress)

{

//修改保护属性

//按道理来修改属性大小设置为0x1000就可以了，调试能力有限，暂时不知道为什么设置成0x2000才可以

pfnVirtualProtect((LPVOID)(LoadBase + pStuReloc->VirtualAddress), 0X2000, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &dwOldProtect);

PTypeOffset pTypeOffset = (PTypeOffset)(pStuReloc + 1);

DWORD dwCount = (pStuReloc->SizeOfBlock - 8) / 2;

for (DWORD i = 0; i < dwCount; i++)

{

if (*(PDWORD)(&pTypeOffset[i]) == NULL)

{

break;

}

DWORD dwRVA = pStuReloc->VirtualAddress + pTypeOffset[i].Offset;

DWORD pRelocAddr = *(PDWORD)(LoadBase + dwRVA);

*(PDWORD)(LoadBase + dwRVA) = pRelocAddr - g_PackInfo.dwImageBase

+ LoadBase;

}

//恢复保护属性

pfnVirtualProtect((LPVOID)(LoadBase + pStuReloc->VirtualAddress), 0X2000, dwOldProtect, &dwOldProtect);

//获取描述下一个页重定位信息的结构体变量

pStuReloc = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)((DWORD)pStuReloc + pStuReloc->SizeOfBlock);

}

return true;

}

加壳的时候已经把原PE文件OEP相对虚拟地址保存下来，加上加载基址就是原PE入口点现在的地址，然后从那个地址执行就可以了：

void _declspec(naked) start()

{

Init();

DeXorCode();

SelfReloc();

_asm

{

push eax;

mov eax, LoadBase;

add eax, g_PackInfo.dwOriStartPoint;

mov dword ptr[esp], eax;

ret;

}

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