[转载]从内存中加载并启动一个exe

文章作者：Idle_ (阿呆)
信息来源：http://cnxhacker.net/article/show/2821.html

windows似乎只提供了一种启动进程的方法：即必须从一个可执行文件中加载并启动。
而下面这段代码就是提供一种可以直接从内存中启动一个exe的变通办法。
用途嘛, 也许可以用来保护你的exe，你可以对要保护的 exe 进行任意切分、加密、存储，只要运行时能将exe的内容正确拼接到一块内存中，就可以直接从内存中启动，而不必不安全地去生成一个临时文件再从临时文件启动进程。另外这段代码也提供了一种自己写exe外壳的简单途径，如果能配合其它各种外壳技术就更好地保护你的exe文件。

原理很简单：就是“借尸还魂”，启动一个僵尸进程（NT下可以是自身程序启动的另一个进程），然后在它运行前将其整个替换成内存中的exe内容，待正式运行后执行的就是你的目标代码了。

不过代码中还有一些不尽人意的地方，比如在98下运行会留一个僵尸程序的壳在硬盘上（其实那个僵尸程序本身就是一个完整的可执行程序，直接运行的话只显示一条错误信息然后就退出了）。另外由于客观条件限制，代码没有经过充分测试，只在XP下进行了一些初步测试：普通exe都能正常运行，upx压缩过的exe绝大多数情况下都能运行，只有在不能卸载僵尸外壳时才有问题（upx压缩过的exe没有重定向表，无法加载到其它地址运行）。

如果有bug望告之，如果有更好的方法特别是能解决98下的遗留尾巴的话希望不吝赐教。

{ ******************************************************* }
{ *            从内存中加载并运行exe          * }
{ ******************************************************* }
{ * 参数：                                }
{ * Buffer: 内存中的exe地址                     }
{ * Len: 内存中exe占用长度                      }
{ * CmdParam: 命令行参数(不包含exe文件名的剩余命令行参数）}
{ * ProcessId: 返回的进程Id                     }
{ * 返回值： 如果成功则返回进程的Handle(ProcessHandle),  }
{        如果失败则返回INVALID_HANDLE_VALUE        }
{ ******************************************************* }

unit PEUnit;

interface

uses windows;

function MemExecute(const ABuffer; Len: Integer; CmdParam: string; var ProcessId: Cardinal): Cardinal;

implementation

{$R ExeShell.res}  // 外壳程序模板(98下使用)

type
  TImageSectionHeaders = array [0..0] of TImageSectionHeader;
  PImageSectionHeaders = ^TImageSectionHeaders;

{ 计算对齐后的大小 }
function GetAlignedSize(Origin, Alignment: Cardinal): Cardinal;
begin
  result := (Origin + Alignment - 1) div Alignment * Alignment;
end;

{ 计算加载pe并对齐需要占用多少内存，未直接使用OptionalHeader.SizeOfImage作为结果是因为据说有的编译器生成的exe这个值会填0 }
function CalcTotalImageSize(MzH: PImageDosHeader; FileLen: Cardinal; peH: PImageNtHeaders;
   peSecH: PImageSectionHeaders): Cardinal;
var
  i: Integer;
begin
  {计算pe头的大小}
  result := GetAlignedSize(PeH.OptionalHeader.SizeOfHeaders, PeH.OptionalHeader.SectionAlignment);

  {计算所有节的大小}
  for i := 0 to peH.FileHeader.NumberOfSections - 1 do
   if peSecH.PointerToRawData + peSecH.SizeOfRawData > FileLen then  // 超出文件范围
   begin
    result := 0;
    exit;
   end
   else if peSecH.VirtualAddress <> 0 then  //计算对齐后某节的大小
    if peSecH.Misc.VirtualSize <> 0 then
      result := GetAlignedSize(peSecH.VirtualAddress + peSecH.Misc.VirtualSize, PeH.OptionalHeader.SectionAlignment)
    else
      result := GetAlignedSize(peSecH.VirtualAddress + peSecH.SizeOfRawData, PeH.OptionalHeader.SectionAlignment)
   else if peSecH.Misc.VirtualSize < peSecH.SizeOfRawData then
    result := result + GetAlignedSize(peSecH.SizeOfRawData, peH.OptionalHeader.SectionAlignment)
   else
    result := result + GetAlignedSize(peSecH.Misc.VirtualSize, PeH.OptionalHeader.SectionAlignment);

end;

{ 加载pe到内存并对齐所有节 }
function AlignPEToMem(const Buf; Len: Integer; var PeH: PImageNtHeaders;
   var PeSecH: PImageSectionHeaders; var Mem: Pointer; var ImageSize: Cardinal): Boolean;
var
  SrcMz: PImageDosHeader;        // DOS头
  SrcPeH: PImageNtHeaders;        // PE头
  SrcPeSecH: PImageSectionHeaders;  // 节表
  i: Integer;
  l: Cardinal;
  Pt: Pointer;
begin
  result := false;
  SrcMz := @Buf;
  if Len < sizeof(TImageDosHeader) then exit;
  if SrcMz.e_magic <> IMAGE_DOS_SIGNATURE then exit;
  if Len < SrcMz._lfanew+Sizeof(TImageNtHeaders) then exit;
  SrcPeH := pointer(Integer(SrcMz)+SrcMz._lfanew);
  if (SrcPeH.Signature <> IMAGE_NT_SIGNATURE) then exit;
  if (SrcPeH.FileHeader.Characteristics and IMAGE_FILE_DLL <> 0) or
    (SrcPeH.FileHeader.Characteristics and IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE = 0)
    or (SrcPeH.FileHeader.SizeOfOptionalHeader <> SizeOf(TImageOptionalHeader)) then exit;
  SrcPeSecH := Pointer(Integer(SrcPeH)+SizeOf(TImageNtHeaders));
  ImageSize := CalcTotalImageSize(SrcMz, Len, SrcPeH, SrcPeSecH);
  if ImageSize = 0 then
   exit;
  Mem := VirtualAlloc(nil, ImageSize, MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE);  // 分配内存
  if Mem <> nil then
  begin
   // 计算需要复制的PE头字节数
   l := SrcPeH.OptionalHeader.SizeOfHeaders;
   for i := 0 to SrcPeH.FileHeader.NumberOfSections - 1 do
    if (SrcPeSecH.PointerToRawData <> 0) and (SrcPeSecH.PointerToRawData < l) then
      l := SrcPeSecH.PointerToRawData;
   Move(SrcMz^, Mem^, l);
   PeH := Pointer(Integer(Mem) + PImageDosHeader(Mem)._lfanew);
   PeSecH := Pointer(Integer(PeH) + sizeof(TImageNtHeaders));

   Pt := Pointer(Cardinal(Mem) + GetAlignedSize(PeH.OptionalHeader.SizeOfHeaders, PeH.OptionalHeader.SectionAlignment));
   for i := 0 to PeH.FileHeader.NumberOfSections - 1 do
   begin
    // 定位该节在内存中的位置
    if PeSecH.VirtualAddress <> 0 then
      Pt := Pointer(Cardinal(Mem) + PeSecH.VirtualAddress);

    if PeSecH.SizeOfRawData <> 0 then
    begin
      // 复制数据到内存
      Move(Pointer(Cardinal(SrcMz) + PeSecH.PointerToRawData)^, pt^, PeSecH.SizeOfRawData);
      if peSecH.Misc.VirtualSize < peSecH.SizeOfRawData then
       pt := pointer(Cardinal(pt) + GetAlignedSize(PeSecH.SizeOfRawData, PeH.OptionalHeader.SectionAlignment))
      else
       pt := pointer(Cardinal(pt) + GetAlignedSize(peSecH.Misc.VirtualSize, peH.OptionalHeader.SectionAlignment));
      // pt 定位到下一节开始位置
    end
    else
      pt := pointer(Cardinal(pt) + GetAlignedSize(PeSecH.Misc.VirtualSize, PeH.OptionalHeader.SectionAlignment));
   end;
   result := True;
  end;
end;

type
  TVirtualAllocEx = function (hProcess: THandle; lpAddress: Pointer;
                       dwSize, flAllocationType: DWORD; flProtect: DWORD): Pointer; stdcall;

var
  MyVirtualAllocEx: TVirtualAllocEx = nil;

function IsNT: Boolean;
begin
  result := Assigned(MyVirtualAllocEx);
end;

{ 生成外壳程序命令行 }
function PrepareShellExe(CmdParam: string; BaseAddr, ImageSize: Cardinal): string;
var
  r, h, sz: Cardinal;
  p: Pointer;
  fid, l: Integer;
  buf: Pointer;
  peH: PImageNtHeaders;
  peSecH: PImageSectionHeaders;
begin
  if IsNT then
  { NT 系统下直接使用自身程序作为外壳进程 }
   result := ParamStr(0)+CmdParam
  else begin
  // 由于98系统下无法重新分配外壳进程占用内存,所以必须保证运行的外壳程序能容纳目标进程并且加载地址一致
  // 此处使用的方法是从资源中释放出一个事先建立好的外壳程序,然后通过修改其PE头使其运行时能加载到指定地址并至少能容纳目标进程
   r := FindResource(HInstance, &#39;SHELL_EXE&#39;, RT_RCDATA);
   h := LoadResource(HInstance, r);
   p := LockResource(h);
   l := SizeOfResource(HInstance, r);
   GetMem(Buf, l);
   Move(p^, Buf^, l);  // 读到内存
   FreeResource(h);
   peH := Pointer(Integer(Buf) + PImageDosHeader(Buf)._lfanew);
   peSecH := Pointer(Integer(peH) + sizeof(TImageNtHeaders));
   peH.OptionalHeader.ImageBase := BaseAddr;   // 修改PE头重的加载基址
   if peH.OptionalHeader.SizeOfImage < ImageSize then  // 目标比外壳大,修改外壳程序运行时占用的内存
   begin
    sz := Imagesize - peH.OptionalHeader.SizeOfImage;
    Inc(peH.OptionalHeader.SizeOfImage, sz);   // 调整总占用内存数
    Inc(peSecH[peH.FileHeader.NumberOfSections-1].Misc.VirtualSize, sz);  // 调整最后一节占用内存数
   end;

   // 生成外壳程序文件名, 为本程序改后缀名得到的
   // 由于不想 uses SysUtils (一旦 use 了程序将增大80K左右), 而且偷懒，所以只支持最多运行11个进程，后缀名为.dat, .da0~.da9
   result := ParamStr(0);
   result := copy(result, 1, length(result) - 4) + &#39;.dat&#39;;
   r := 0;
   while r < 10 do
   begin
    fid := CreateFile(pchar(result), GENERIC_READ or GENERIC_WRITE, 0, nil, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, 0);
    if fid < 0 then
    begin
      result := copy(result, 1, length(result)-3)+&#39;da&#39;+Char(r+Byte(&#39;0&#39;));
      inc(r);
    end
    else begin
      //SetFilePointer(fid, Imagesize, nil, 0);
      //SetEndOfFile(fid);
      //SetFilePointer(fid, 0, nil, 0);
      WriteFile(fid, Buf^, l, h, nil);  // 写入文件
      CloseHandle(fid);
      break;
    end;
   end;
   result := result + CmdParam;  // 生成命令行
   FreeMem(Buf);
  end;
end;

{ 是否包含可重定向列表 }
function HasRelocationTable(peH: PImageNtHeaders): Boolean;
begin
  result := (peH.OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC].VirtualAddress <> 0)
    and (peH.OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC].Size <> 0);
end;

type
  PImageBaseRelocation= ^TImageBaseRelocation;
  TImageBaseRelocation = packed record
   VirtualAddress: cardinal;
   SizeOfBlock: cardinal;
  end;

{ 重定向PE用到的地址 }
procedure DoRelocation(peH: PImageNtHeaders; OldBase, NewBase: Pointer);
var
  Delta: Cardinal;
  p: PImageBaseRelocation;
  pw: PWord;
  i: Integer;
begin
  Delta := Cardinal(NewBase) - peH.OptionalHeader.ImageBase;
  p := pointer(cardinal(OldBase) + peH.OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC].VirtualAddress);
  while (p.VirtualAddress + p.SizeOfBlock <> 0) do
  begin
   pw := pointer(Integer(p) + Sizeof(p^));
   for i := 1 to (p.SizeOfBlock - Sizeof(p^)) div 2 do
   begin
    if pw^ and $F000 = $3000 then
      Inc(PCardinal(Cardinal(OldBase) + p.VirtualAddress + (pw^ and $0FFF))^, Delta);
    inc(pw);
   end;
   p := Pointer(pw);
  end;
end;

type
  TZwUnmapViewOfSection = function (Handle, BaseAdr: Cardinal): Cardinal; stdcall;

{ 卸载原外壳占用内存 }
function UnloadShell(ProcHnd, BaseAddr: Cardinal): Boolean;
var
  M: HModule;
  ZwUnmapViewOfSection: TZwUnmapViewOfSection;
begin
  result := False;
  m := LoadLibrary(&#39;ntdll.dll&#39;);
  if m <> 0 then
  begin
   ZwUnmapViewOfSection := GetProcAddress(m, &#39;ZwUnmapViewOfSection&#39;);
   if assigned(ZwUnmapViewOfSection) then
    result := (ZwUnmapViewOfSection(ProcHnd, BaseAddr) = 0);
   FreeLibrary(m);
  end;
end;

{ 创建外壳进程并获取其基址、大小和当前运行状态 }
function CreateChild(Cmd: string; var Ctx: TContext; var ProcHnd, ThrdHnd, ProcId, BaseAddr, ImageSize: Cardinal): Boolean;
var
  si: TStartUpInfo;
  pi: TProcessInformation;
  Old: Cardinal;
  MemInfo: TMemoryBasicInformation;
  p: Pointer;
begin
  FillChar(si, Sizeof(si), 0);
  FillChar(pi, SizeOf(pi), 0);
  si.cb := sizeof(si);
  result := CreateProcess(nil, PChar(Cmd), nil, nil, False, CREATE_SUSPENDED, nil, nil, si, pi);  // 以挂起方式运行进程
  if result then
  begin
   ProcHnd := pi.hProcess;
   ThrdHnd := pi.hThread;
   ProcId := pi.dwProcessId;

   { 获取外壳进程运行状态，[ctx.Ebx+8]内存处存的是外壳进程的加载基址，ctx.Eax存放有外壳进程的入口地址 }
   ctx.ContextFlags := CONTEXT_FULL;
   GetThreadContext(ThrdHnd, ctx);
   ReadProcessMemory(ProcHnd, Pointer(ctx.Ebx+8), @BaseAddr, SizeOf(Cardinal), Old);  // 读取加载基址
   p := Pointer(BaseAddr);

   { 计算外壳进程占有的内存 }
   while VirtualQueryEx(ProcHnd, p, MemInfo, Sizeof(MemInfo)) <> 0 do
   begin
    if MemInfo.State = MEM_FREE then
      break;
    p := Pointer(Cardinal(p) + MemInfo.RegionSize);
   end;
   ImageSize := Cardinal(p) - Cardinal(BaseAddr);
  end;
end;

{ 创建外壳进程并用目标进程替换它然后执行 }
function AttachPE(CmdParam: string; peH: PImageNtHeaders; peSecH: PImageSectionHeaders;
   Ptr: Pointer; ImageSize: Cardinal; var ProcId: Cardinal): Cardinal;
var
  s: string;
  Addr, Size: Cardinal;
  ctx: TContext;
  Old: Cardinal;
  p: Pointer;
  Thrd: Cardinal;
begin
  result := INVALID_HANDLE_VALUE;
  s := PrepareShellExe(CmdParam, peH.OptionalHeader.ImageBase, ImageSize);
  if CreateChild(s, ctx, result, Thrd, ProcId, Addr, Size) then
  begin
   p := nil;
   if (peH.OptionalHeader.ImageBase = Addr) and (Size >= ImageSize) then  // 外壳进程可以容纳目标进程并且加载地址一致
   begin
    p := Pointer(Addr);
    VirtualProtectEx(result, p, Size, PAGE_EXECUTE_READWRITE, Old);
   end
   else if IsNT then  // 98 下失败
   begin
    if UnloadShell(result, Addr) then  // 卸载外壳进程占有内存
      // 重新按目标进程加载基址和大小分配内存
      p := MyVirtualAllocEx(Result, Pointer(peH.OptionalHeader.ImageBase), ImageSize, MEM_RESERVE or MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
    if (p = nil) and hasRelocationTable(peH) then  // 分配内存失败并且目标进程支持重定向
    begin
      // 按任意基址分配内存
      p := MyVirtualAllocEx(result, nil, ImageSize, MEM_RESERVE or MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
      if p <> nil then
       DoRelocation(peH, Ptr, p);  // 重定向
    end;
   end;
   if p <> nil then
   begin
    WriteProcessMemory(Result, Pointer(ctx.Ebx+8), @p, Sizeof(DWORD), Old);  // 重置目标进程运行环境中的基址
    peH.OptionalHeader.ImageBase := Cardinal(p);
    if WriteProcessMemory(Result, p, Ptr, ImageSize, Old) then  // 复制PE数据到目标进程
    begin
      ctx.ContextFlags := CONTEXT_FULL;
      if Cardinal(p) = Addr then
       ctx.Eax := peH.OptionalHeader.ImageBase + peH.OptionalHeader.AddressOfEntryPoint  // 重置运行环境中的入口地址
      else
       ctx.Eax := Cardinal(p) + peH.OptionalHeader.AddressOfEntryPoint;
      SetThreadContext(Thrd, ctx);  // 更新运行环境
      ResumeThread(Thrd);        // 执行
      CloseHandle(Thrd);
    end
    else begin  // 加载失败,杀掉外壳进程
      TerminateProcess(Result, 0);
      CloseHandle(Thrd);
      CloseHandle(Result);
      Result := INVALID_HANDLE_VALUE;
    end;
   end
   else begin // 加载失败,杀掉外壳进程
    TerminateProcess(Result, 0);
    CloseHandle(Thrd);
    CloseHandle(Result);
    Result := INVALID_HANDLE_VALUE;
   end;
  end;
end;

function MemExecute(const ABuffer; Len: Integer; CmdParam: string; var ProcessId: Cardinal): Cardinal;
var
  peH: PImageNtHeaders;
  peSecH: PImageSectionHeaders;
  Ptr: Pointer;
  peSz: Cardinal;
begin
  result := INVALID_HANDLE_VALUE;
  if alignPEToMem(ABuffer, Len, peH, peSecH, Ptr, peSz) then
  begin
   result := AttachPE(CmdParam, peH, peSecH, Ptr, peSz, ProcessId);
   VirtualFree(Ptr, peSz, MEM_DECOMMIT);
   //VirtualFree(Ptr, 0, MEM_RELEASE);
  end;
end;

initialization
  MyVirtualAllocEx := GetProcAddress(GetModuleHandle(&#39;Kernel32.dll&#39;), &#39;VirtualAllocEx&#39;);

end.


写了一个简单程序测试通过：）

program Test;

//{$APPTYPE CONSOLE}

uses
  SysUtils,
  Classes,
  PEUnit in &#39;PEUnit.pas&#39;;

var
  ABuffer: array of byte;
  Stream: TFileStream;
  ProcessId: Cardinal;
begin
  Stream:=TFileStream.Create(&#39;Target.exe&#39;, fmOpenRead);
  try
   SetLength(ABuffer, Stream.Size);
   Stream.ReadBuffer(ABuffer[0], Stream.Size);
   MemExecute(ABuffer[0], Stream.Size, &#39;&#39;, ProcessId);
  finally
   Stream.Free;
  end;
end.