Пишем упаковщик PE-файлов по шагам. Шаг первый.

Раз уж я закончил разработку библиотеки на C++ для работы с PE-файлами, грех не использовать ее в каком-то более-менее серьезном проекте. Поэтому я разработаю с ее помощью упаковщик, поясняя по шагам, что я делаю, а либа на C++ сильно упростит нам жизнь. Итак, с чего же начать разработку упаковщика? Наверное, с выбора какого-нибудь несложного бесплатного алгоритма сжатия. После непродолжительных поисков таковой был мной найден: LZO. Он поддерживает множество различных видов сжатия (можно считать, разновидностей), и LZO1Z999 - самая эффективная по степени сжатия из всех доступных. Это, конечно, не ZIP, но приближается к нему по эффективности: 550-килобайтный файл был сжат zip'ом с максимальной степенью сжатия в 174 килобайта, в то время как LZO сжал тот же файл до 185 килобайтов. Однако у LZO гораздо более быстрый распаковщик. Он также оказался базонезависимым, то есть, его можно разместить по любому виртуальному адресу, и он будет работать без всяких корректировок адресов. Размер распаковщика приятно удивил: Visual Studio с оптимизациями по размеру и отключением исключений и проверок буферов дала результат в 613 байтов кода! Этот алгоритм нам подойдет.

Я начну написание с самых простых упаковщика и распаковщика, постепенно усложняя их. Для начала просто напишем программку, которая загружает PE-файл с помощью моей библиотеки. Упаковщик будем делать для x86-файлов, т.е. за PE+ пока что браться не будем. Итак, сначала вам необходимо будет скачать и скомпилировать в Visual Studio 2008 или 2010 мою библиотеку для работы с Portable Executable. После того, как вы это сделаете, следует создать новый проект. Я назвал его simple_pe_packer и положил в ту же папку, где лежит библиотека:

Настройки компиляции проекта должны совпадать с настройками компиляции библиотеки, иначе не слинкуется:

Для Debug-конфигурации, соответственно, выставим Multi-threaded Debug (/MTd). Теперь необходимо добавить в солюшен проект библиотеки LZO, чтобы было, чем упаковывать данные. Я скачал с сайта автора библиотеку lzo-2.06, распаковал ее в папку с таким же именем в каталоге с моей библиотекой для работы с PE (см. самый первый скриншот), после чего добавил в солюшен simple_pe_packer проект lzo-2.06, добавив в него все *.c и *.h-файлы из каталога lzo-2.06. Не забываем снова выставить настройки компиляции, как на втором скриншоте. Установим у проекта simple_pe_packer зависимость от проекта lzo-2.06 (правой кнопкой мыши - Project Dependencies, если вы используете английскую студию, конечно). Далее, чтобы lzo-2.06 собралось, необходимо добавить include-директорию:

Эту директорию добавляем и в Release, и в Debug-конфигурацию, разумеется. Теперь вернемся к проекту simple_pe_packer. Здесь мы тоже добавим include-директорию:

Она указывает на место, где лежат заголовочные файлы моей библиотеки для работы с PE-файлами. Если вы разложили всё так же, как и я, то у вас пути совпадут с моими. Если нет, то смотрите, как всё лежит у вас.

Теперь мы полностью переходим к проекту simple_pe_packer. Добавляем к файлам исходных кодов новый файл main.cpp, в котором будет код нашего упаковщика. Для начала его код будет таким:

//Заголовки для работы с файлами и консолью#include <iostream>#include <fstream>//Заголовочный файл библиотеки для работы с PE-файлами#include <pe_32_64.h>//Заголовочный файл алгоритма LZO1Z999#include "../../lzo-2.06/include/lzo/lzo1z.h"
 
//Директивы для линкования с собранными библиотеками PE и LZO#ifndef _M_X64#ifdef _DEBUG#pragma comment(lib, "../../Debug/pe_lib.lib")#pragma comment(lib, "../Debug/lzo-2.06.lib")#else#pragma comment(lib, "../../Release/pe_lib.lib")#pragma comment(lib, "../Release/lzo-2.06.lib")#endif#else#ifdef _DEBUG#pragma comment(lib, "../../x64/Debug/pe_lib.lib")#pragma comment(lib, "../x64/Debug/lzo-2.06.lib")#else#pragma comment(lib, "../../x64/Release/pe_lib.lib")#pragma comment(lib, "../x64/Release/lzo-2.06.lib")#endif#endif
 
//Пока что пустая функция mainint main(int argc, char* argv[]){return0;}

Это программа, которая совершенно ничего не делает. Однако, следует ее скомпилировать, чтобы убедиться, что все пути настроены верно. Если компиляция прошла успешно, идем дальше. Далее я буду приводить только обновляемый код функции main или его части. Сделаем еще одно небольшое действие - откроем x86 PE-файл:

int main(int argc, char* argv[]){//Говорим пользователю, как использовать наш упаковщик//На текущем шаге никаких опций упаковки не будет, просто//необходимо будет запускать упаковщик, передав через командную строку//имя файла, который мы хотим упаковатьif(argc !=2){
    std::cout<<"Usage: simple_pe_packer.exe PE_FILE"<< std::endl;return0;}
 
  //Открываем файл - его имя хранится в массиве argv по индексу 1
  std::ifstream file(argv[1], std::ios::in| std::ios::binary);if(!file){//Если открыть файл не удалось - сообщим и выйдем с ошибкой
    std::cout<<"Cannot open "<< argv[1]<< std::endl;return-1;}
 
  try{//Пытаемся открыть файл как 32-битный PE-файл//Последние два аргумента false, потому что нам не нужны//"сырые" данные привязанных импортов файла и //"сырые" данные отладочной информации//При упаковке они не используются, поэтому не загружаем эти данные
    pe32 image(file, false, false);
 
    //Оповестим пользователя, что файл считан успешно
    std::cout<<"File OK"<< std::endl;}catch(const pe_exception& e){//Если по какой-то причине открыть его не удалось//Выведем текст ошибки и выйдем
    std::cout<< e.what()<< std::endl;return-1;}
 
  return0;}

Осталось скомпилировать этот код и запустить его для проверки. Запустим полученный exe-файл будущего упаковщика в консоли, передав ему его же имя для теста:

Как видим, переданный PE-файл успешно открылся и считался. В следующем уроке мы перейдем непосредственно к простейшей упаковке и напишем на MASM32 (или на Си, я еще не решил) стаб распаковщика. А сейчас двинемся дальше. В начале статьи я написал, что алгоритм распаковки LZO1Z999 базонезависим и занимает всего 613 байтов. Как же получить бинарный вариант алгоритма? Давайте создадим новую конфигурацию проектов и назовем ее ReleaseDecompressor - она будет предназначена исключительно для того, чтобы собрать процедуру распаковщика. Делается это через меню Configuration Manager, в левом меню выбираем New..., вводим имя, выбираем Copy settings from: Release и ставим галку Create new project configurations:

Далее переходим к свойствам проекта lzo-2.06. Во вкладке Configuration Properties - General меняем тип исполняемого файла (Configuration type) на Application (.exe). Далее выделяем все .c-файлы в проекте, кроме lzo1z_d1.c (именно в нем содержится реализация нужного нам распаковщика), и заходим в их свойства. Исключаем их из сборки:

Должна получиться такая картина:

Теперь заходим в настройки файла lzo1z_d1.c - того, который мы оставили в сборке. На вкладке C/C++ - Optimization выбираем оптимизацию по размеру (Optimization - Minimize size (/O1)), далее выбираем Favor Size Or Speed - Favor Small code (/Os). Вернемся теперь снова к настройками проекта lzo-2.06, перейдем на вкладку C/C++ - Code Generation. Отключим C++-исключения (Enable C++ Exceptions - No), отключим проверку буферов (Buffer Security Check - No (/GS-)). Далее, на вкладке Linker - Manifest File отключим генерацию манифеста (Generate Manifest - No (/MANIFEST:NO)). На вкладке Linker - Debugging отключим генерирование отладочной информации (Generate Debug Info - No). На вкладке Linker - System можно выставить подсистему Windows (SubSystem - Windows), но это не играет особой роли. На вкладке Linker - Advanced ставим точку входа (Entry Point - lzo1z_decompress), чтобы никакие CRT к результирующему бинарнику не подключались. На этом все, теперь можно собрать проект lzo-2.06. В результате получим маленький (размером 1.5 кб) exe-файл. Открыв его в каком-нибудь PE-просмотрщике, например, в CFF Explorer'е, увидим, что у него нет ни одной директории, что не может не радовать. Нет импортов, нет релокаций (хотя мы их не отключали) - алгоритм полностью базонезависим! Можно увидеть, что виртуальный размер единственной секции с кодом у файла - 0x265 (или 613 байтов):

Уверен, поковырявшись с настройками сборки еще немного, можно уменьшить размер распаковщика еще на сотню байтов. Полученный бинарный код распаковщика мы будем потом использовать в своем алгоритме распаковки PE-файлов.

На этом все, до следующего шага!

Для желающих выкладываю готовый проект со всеми установленными настройками и необходимыми файлами (однако, библиотеку для работы с PE вам придется скачать и собрать самостоятельно, расположив проект библиотеки так, как описано в начале статьи): own-packer-step1

Также рекомендую почитать

 Обсудить на форуме

• Комментарии