PE 的意思是 Portable Executable（可移植的执行体）。它是 Win32环境自身所带的执行文件格式。它的一些特性继承自Unix的Coff(common object file format)文件格式。“Portable Executable”（可移植的执行体）意味着此文件格式是跨Win32平台的；即使Windows运行在非Intel的CPU上，任何win32平台的PE装载器都能识别和使用该文件格式。
PE文件在文件系统中，与存贮在磁盘上的其它文件一样，都是二进制数据，对于操作系统来讲，可以认为是特定信息的一个载体，如果要让计算机系统执行某程序，则程序文件的载体必须符合某种特定的格式。要分析特定信息载体的格式，要求分析人员有数据分析、编码分析的能力。在Win32系统中，PE文件可以认为.exe、.dll、.sys 、.scr类型的文件，这些文件在磁盘上存贮的格式都是有一定规律的。
一、PE格式基础
下表列出了PE的总体结构
DOS MZ header
DOS stub
PE header
Section table
Section 1
Section 2
…
Section n
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一个完整的PE文件，前五项是必定要有的，如果缺少或者数据出错，系统会拒绝执行该文件如下图
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| 图1 文件头格式错误 |
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| 图2 格式数据错误 |
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| 图3 代码错误 |
DOS MZ header部分是DOS时代遗留的产物，是PE文件的一个遗传基因，一个Win32程序如果在DOS下也是可以执行，只是提示：“This program cannot be run in DOS mode.”然后就结束执行，提示执行者，这个程序要在Win32系统下执行。
DOS stub 部分是DOS插桩代码，是DOS下的16位程序代码，只是为了显示上面的提示数据。这段代码是编译器在程序编译过程中自动添加的。
PE header 是真正的Win32程序的格式头部，其中包括了PE格式的各种信息，指导系统如何装载和执行此程序代码。
Section table部分是PE代码和数据的结构数据，指示装载系统代码段在哪里，数据段在哪里等。对于不同的PE文件，设计者可能要求该文件包括不同的数据的Section。所以有一个Section Table 作为索引。Section多少可以根据实际情况而不同。但至少要有一个Section。如果一个程序连代码都没有，那么他也不能称为可执行代码。在Section Table后，Section数目的多少是不定的。
二、程序的装入
当我们在explorer.exe（资源管理器）中双击某文件，执行一个可执行程序，系统会根据文件扩展名启动一个程序装载器，称之为Loader。Loader会首先检查DOS MZ Header，如果存在，就继续寻找PE header，如果这两项都不存在，就认为是DOS 16位代码，如果只存在DOS MZ Header，而其中又指示了而其中又指示了PE Header 的位置，那么Loader 就判定此文件不一个有效的PE文件，拒绝执行。
如果DOS Header 和PE Header都正常有效，那么Loader就会根据PE Header 及Section Table的指示，将相应的代码和数据映射到内存中，然后根据不同的Section进行数据的初始化，最后开始执行程序段代码。
三、PE格式高级分析
下面我们以一个真实的程序为例详细分析PE格式，分析PE格式最好有PE分析器，常用的软件是Lord PE，也有其它的分析工具和软件如PE Editor 、Stud PE等。
先分析一下磁盘文件的内容，这里我们使用UltraEdit32（UE）工具，这是一个实用的文件编辑器，可以编辑文本和二进制文件。
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| 图4 PE文件开始的磁盘数据 |
在文件的一开始有两位16进制数据4D 5A，其对应的ASCII字符是MZ，这个标志就是DOS MZ Header 的标志。下面是通过Load PE列出 的DOS MZ Header
1. DOS Header
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数据结构名称
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值
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e_magic:
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0x5A4D->‘MZ’
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e_cblp:
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0x0090
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e_cp:
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0x0003
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e_crlc:
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0x0000
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e_cparhdr:
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0x0004
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e_minalloc:
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0x0000
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e_maxalloc:
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0xFFFF
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e_ss:
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0x0000
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e_sp:
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0x00B8
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e_csum:
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0x0000
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e_ip:
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0x0000
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e_cs:
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0x0000
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e_lfarlc:
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0x0040
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e_ovno:
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0x0000
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e_res:
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0x0000000000000000
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e_oemid:
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0x0000
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e_oeminfo:
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0x0000
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e_res2:
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0x0000000000000000000000000000000000000000
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e_lfanew:
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0x000000F8
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这是一个PE文件的DOS Header，其中我们最关心的就是e_lfanew这个字段的值，它指向了PE Header 在磁盘文件中相对于文件开始的偏移地址，这里是F8。在本文件00F8h处果然找到了“PE”两个字符，那么在00F8h处就是PE Header 的有效头载荷。
2. PE Header
我们可以在winnt.h这个文件中找到关于PE文件头的定义：
typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS
{
DWORD Signature;//PE文件头标志：PE/0/0。在开始DOS header的偏移3CH（e_lfanew）处所指向的地址开始
IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;//PE文件物理分布的信息
IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;//PE文件逻辑分布的信息
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;
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2.1 IMAGE_FILE_HEADER和IMAGE_OPTIONAL_HEADER
typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER
{
WORD Machine;//该文件运行所需要的CPU，对于Intel平台是14Ch
WORD NumberOfSections;//文件的节数目
DWORD TimeDateStamp;//文件创建日期和时间
DWORD PointerToSymbolTable;//用于调试
DWORD NumberOfSymbols;//符号表中符号个数
WORD SizeOfOptionalHeader;//OptionalHeader 结构大小
WORD Characteristics;//文件信息标记，区分文件是exe还是dll
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
重要的 Characteristics值
#define IMAGE_FILE_RELOCS_STRIPPED 0001h // 文件中是否存在重定位信息
#define IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE 0002h // 文件是可执行的
#define IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_AWARE 0020h // 程序可以触及大于2G的地址
#define IMAGE_FILE_BYTES_REVERSED_LO 0080h // 保留的机器类型低位
#define IMAGE_FILE_32BIT_MACHINE 0100h // 32位机器
#define IMAGE_FILE_REMOVABLE_RUN_FROM_SWAP 0400h // 不可在可移动介质上运行
#define IMAGE_FILE_NET_RUN_FROM_SWAP 0800h // 不可在网络上运行
#define IMAGE_FILE_SYSTEM 1000h // 系统文件
#define IMAGE_FILE_DLL 2000h // 文件是一个DLL
#define IMAGE_FILE_UP_SYSTEM_ONLY 4000h // 只能在单处理器计算机上运行
#define IMAGE_FILE_BYTES_REVERSED_HI 8000h //保留的机器类型高位
typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER
{
WORD Magic;//标志字(总是010bh)
BYTE MajorLinkerVersion;//连接器高版本号
BYTE MinorLinkerVersion;//连接器低版本号
DWORD SizeOfCode;//代码段大小
DWORD SizeOfInitializedData;//已初始化数据块大小
DWORD SizeOfUninitializedData;//未初始化数据块大小
DWORD AddressOfEntryPoint;//PE装载器准备运行的PE文件的第一个指令的RVA，若要改变整个执行的流程， 可以将该值指定到新的RVA，这样新RVA处的指令首先被执行。DWORD BaseOfCode;//代码段起始RVA
DWORD BaseOfData;//数据段起始RVA
DWORD ImageBase;//PE文件的装载地址
DWORD SectionAlignment;//块对齐因子
DWORD FileAlignment;//文件块对齐因子
WORD MajorOperatingSystemVersion;//所需操作系统高位版本号
WORD MinorOperatingSystemVersion;// 所需操作系统低位版本号
WORD MajorImageVersion;//用户自定义高位版本号
WORD MinorImageVersion;//用户自定义低位版本号
WORD MajorSubsystemVersion;//win32子系统版本。若PE文件是专门为Win32设计的
WORD MinorSubsystemVersion;//该子系统版本必定是4.0否则对话框不会有3维立体感
DWORD Win32VersionValue;//保留值,系统没用到的，一般被作为是否感染的标志
DWORD SizeOfImage;//内存中整个PE映像体的尺寸
DWORD SizeOfHeaders;//所有头+节表的大小
DWORD CheckSum;//校验和
WORD Subsystem;//NT用来识别PE文件属于哪个子系统
WORD DllCharacteristics;// 用来表示一个DLL映像是否为进程和线程的初始化及终止包含入口点的标记
DWORD SizeOfStackReserve;//
DWORD SizeOfStackCommit;//
DWORD SizeOfHeapReserve;//
DWORD SizeOfHeapCommit;//
//堆栈大小 这些域控制要保留的地址空间数量，并且负责栈和默认堆的申请。在默认情况下， 栈和堆都拥有1个页面的申请值以及16个页面的保留值
DWORD LoaderFlags;// 告知装载器是否在装载时中止和调试，或者默认地正常运行
DWORD NumberOfRvaAndSizes;// 该字段标识了接下来的DataDirectory数组个数。
IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
//IMAGE_DATA_DIRECTORY 结构数组。每个结构给出一个重要数据结构的RVA，比如引入地址表等
}IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;
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2.2 IMAGE_DATA_DIRECTORY
typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY
{
DWORD VirtualAddress;//表的RVA地址
DWORD Size;//大小
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;
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| 图5 Load PE 读取的PE Header 的重要部分数据 |
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| 图6 Subsystem 类型 |
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| 图7 Load Pe 读取的IMAGE_DATA_DIRECTORY 信息 |
在IMAGE_OPTIONAL_HEADER32后部一般是16项IMAGE_DATA_DIRECTORY数据，其中最后一项是保留数据。每一项数据都有其固定的含义，并且位置不可改变。
Export Table 导出函数表，主要用于DLL中的导出函数
Import Table 导入函数表，使用外部函数的数据表
Resource 资源数据表
Exception 异常处理表
Security 安全处理数据表
Relocation 重定位信息表，一般和DLL相关
Debug 调试信息表
Copyright 版权信息表
Globalptr 机器值（MIPS GP）
Tls Table 线程信息表
LoadConfig 装配信息表
BoundImport 输入函数绑定信息表
IAT 也ImportTable对应，由Loader填写的输入函数地址
DelayImport 延迟装入的函数信息
COM 公用组件信息表
Reserved 保留信息，系统没有使用，为以后扩展使用
这16项数据，其所在位置由RVA指定，大小由Size指定。对于一般的一个可执行程序（.exe）， 最重要的是导入表(Import Table和IAT)、资源数据表(Resoruce)。
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