
Universelle Signaturgenerierung für jede Systemfunktion aus allen Windows-Builds unter Verwendung von Winbindex
Binäre Signaturen und RVA-Offsets für Windows-PE-Funktionen über verschiedene Versionen hinweg
pe-signgen ist ein Werkzeug für Reverse Engineers und Sicherheitsforscher, das automatisch generiert:
Die Kernidee besteht darin, einen systematischen, robusten Weg zum Zugriff auf nicht exportierte Funktionen über Windows 10/11-Builds hinweg zu bieten. Es nutzt:
⚠️ Windows-Versionsunterstützung
pe-signgenunterstützt nur Windows 10 und Windows 11. Dies ist eine bewusste Designentscheidung: Winbindex bietet keine vollständigen Daten für ältere Versionen.
Nicht exportierte Windows-Interna
Signaturen für Funktionen wie LdrpInitializeTls, RtlpInsertInvertedFunctionTableEntry, usw. generieren.
Game-Hacking / Anti-Cheat-Forschung Stabile Signaturen generieren, die Spielupdates überstehen
Sicherheitsforschung Sicherheitskritische Routinen über Windows-Builds hinweg lokalisieren
Automatisierung Skriptfähige Signatur- und Offset-Generierung für ganze Sätze interner APIs
pe-signgen bietet drei verschiedene Ausgabeformate für unterschiedliche Anwendungsfälle:
Strukturierte Daten für Automatisierung, Skripterstellung und Integration mit anderen Werkzeugen.```bash pe-signgen --signature ntdll!NtCreateFile -o ntcreatefile.json --output-format json
**Ausgabestruktur:**```json
{
"dll_name": "ntdll",
"function_name": "NtCreateFile",
"architecture": "x64",
"generated": "2024-12-11T15:30:00.123456",
"total_builds": 1247,
"unique_signatures": 3,
"signature_groups": [
{
"matched_symbol": "NtCreateFile",
"signature": "4C 8B DC 49 89 5B 08 49 89 6B 10 49 89 73 18 ...",
"length": 48,
"build_count": 845,
"versions": [
{ "major": 10240, "minor": 16384, "build": "10240.16384" },
{ "major": 10586, "minor": 0, "build": "10586.0" }
]
}
]
}
Notes:
major und minor werden aus dem Build-String abgeleitet, indem am ersten . geteilt wird.
Beispiel: "10240.16384" → major = 10240, minor = 16384.build ist der originale Build-String-Schlüssel, der intern verwendet wird.Kompakte, laufzeitbereite Binärformate, optimiert für eingebettete Systeme und Scans mit geringem Overhead.
Diese entsprechen dem On-Disk-Layout, das in write_wsig() und write_woff() implementiert ist.
Magie: WSO\0 (0x57 0x53 0x4F 0x00)
Aktuelle Version: 1
Zweck: Speicherung von Binärsignaturen mit Wildcard-Masken und zugehörigen Windows-Build-Versionen
┌─────────────────────────────────────┐ │ Header (36 bytes) │ ├─────────────────────────────────────┤ │ DLL Name (variable) │ ├─────────────────────────────────────┤ │ Function Name (variable) │ ├─────────────────────────────────────┤ │ Signature / Mask / Build blobs │ ← Arbitrary order, see notes ├─────────────────────────────────────┤ ← Aligned to 4 bytes │ Groups Table (24 × N bytes) │ └─────────────────────────────────────┘
**Wichtige Layout-Anmerkungen (entspricht `write_wsig`)**
* Nach dem Header werden die DLL- und Funktionsnamen als UTF‑8-Bytes geschrieben.
* Für jede Signaturgruppe werden die Pattern-Bytes und Mask-Bytes geschrieben, gefolgt vom Build-Array für diese Gruppe.
* Diese gruppenspezifischen Bereiche sind **nicht** global nach Typ gruppiert: Patterns, Masken und Build-Arrays können gemischt sein.
* Der Builder richtet sich vor jedem Build-Array und vor der Gruppentabelle auf **4 Bytes** aus. Dies kann Padding einführen.
* Konsumenten müssen **immer** den Offsets im Header und den Gruppeneinträgen folgen; verlassen Sie sich **nicht** auf das konzeptionelle Diagramm für die physische Kontiguität.
##### Header-Layout (36 Bytes)```c
// Packed as: "<4sIIIIIIII" (little-endian)
typedef struct {
char magic[4]; // "WSO\0" (WSIG_MAGIC)
uint32_t version; // FORMAT_VERSION (currently 1)
uint32_t arch; // Architecture code (1=x64, 2=ARM64, 3=WoW64)
uint32_t dll_off; // Offset to DLL name string
uint32_t dll_len; // Length of DLL name in bytes
uint32_t func_off; // Offset to function name string
uint32_t func_len; // Length of function name in bytes
uint32_t group_count;// Number of signature groups
uint32_t groups_off; // Offset to groups table
} wsig_header_t; // 36 bytes
Jede Signaturgruppe repräsentiert ein eindeutiges Muster, das auf eine oder mehrere Windows-Builds zutrifft.```c // Packed as: "<IIIIII" (little-endian)
typedef struct { uint32_t sig_off; // Offset to signature pattern bytes uint32_t sig_len; // Length of signature pattern (in bytes) uint32_t mask_off; // Offset to wildcard mask bytes uint32_t mask_len; // Length of wildcard mask (≈ ceil(sig_len/8)) uint32_t builds_off; // Offset to build version array uint32_t build_cnt; // Number of builds using this signature } wsig_group_t; // 24 bytes
##### Build Version Entry (8 bytes)
Jeder Build-Eintrag identifiziert eine bestimmte Windows-Version, die diese Signatur verwendet.```c
typedef struct {
uint32_t major; // e.g. 19041
uint32_t minor; // e.g. 1234
} wsig_build_t; // 8 bytes
major und minor stammen aus der Aufteilung des Build-Strings ("A.B" → A, B). Der ursprüngliche Build-String wird nicht im Binärformat gespeichert; wenn Sie ihn benötigen, behalten Sie ihn extern (er ist in der JSON-Ausgabe vorhanden).
Die Maske ist eine Bitmaske, wobei jedes Bit einem Byte im Signaturmuster entspricht:
Beispiel:``` Signature: 4C 8B DC 49 89 ?? 08 49 Mask bits: 1 1 1 1 1 0 1 1 (MSB first within each byte) Mask byte: 0xBF (binary: 10111111)
Masken-Bytes werden in **Little-Endian-Bit-Reihenfolge** innerhalb jedes Bytes gespeichert und interpretiert (genau wie in den C-Helfern und `parse_signature` verwendet):```c
uint8_t bit = (mask_bytes[byte_index >> 3] >> (byte_index & 7)) & 1u;
*_len, um die Länge zu bestimmen; lesen Sie nicht darüber hinaus.Magic: WOF\0 (0x57 0x4F 0x46 0x00)
Aktuelle Version: 1
Zweck: Speichert direkte RVA- und Datei-Offsets für Funktionen über Windows-Builds hinweg
┌─────────────────────────────────────┐ │ Header (36 bytes) │ ├─────────────────────────────────────┤ │ DLL Name (variable) │ ├─────────────────────────────────────┤ │ Function Name (variable) │ ├─────────────────────────────────────┤ │ Matched Symbol Names (variable) │ ← One UTF‑8 string per entry ├─────────────────────────────────────┤ ← Aligned to 4 bytes │ Entries Table (32 × N bytes) │ └─────────────────────────────────────┘
Layout-Details (entspricht `write_woff`):
* Nach dem Header-Platzhalter werden die DLL- und Funktionsnamen als UTF‑8-Bytes geschrieben.
* Für jeden Build wird der passende Symbolname als UTF‑8-String (ohne Terminator) geschrieben. Diese bilden einen einfachen String-Pool.
* Der Writer richtet dann auf 4 Bytes aus und schreibt die Tabelle mit Einträgen fester Größe.
* Jeder Eintrag enthält Offsets (`matched_off`, `matched_len`), die auf diesen String-Pool verweisen.
##### Header-Layout (36 Bytes)```c
// Packed as: "<4sIIIIIIII" (little-endian)
typedef struct {
char magic[4]; // "WOF\0" (WOFF_MAGIC)
uint32_t version; // FORMAT_VERSION (currently 1)
uint32_t arch; // Architecture code (1=x64, 2=ARM64, 3=WoW64)
uint32_t dll_off; // Offset to DLL name string
uint32_t dll_len; // Length of DLL name in bytes
uint32_t func_off; // Offset to function name string
uint32_t func_len; // Length of function name in bytes
uint32_t entry_cnt; // Number of offset entries
uint32_t entries_off;// Offset to entries table
} woff_header_t; // 36 bytes
Jeder Eintrag ordnet einem Windows-Build den Ort der Funktion in diesem Build zu.```c // Packed as: "<IIQQII" (little-endian)
typedef struct { uint32_t major; // Windows major version (e.g., 19041) uint32_t minor; // Windows minor version (e.g., 1234) uint64_t rva; // Relative Virtual Address in the DLL uint64_t file_offset; // Raw file offset in the DLL on disk uint32_t matched_off; // Offset to matched symbol name string uint32_t matched_len; // Length of matched symbol name } woff_entry_t; // 32 bytes
##### Verwendungshinweise
* **RVA** ist der Speicherversatz, wenn die DLL an ihrer bevorzugten Basis geladen ist.
* **File offset** ist die rohe Position in der PE-Datei auf der Festplatte.
* **Matched symbol** kann von der angeforderten Funktion abweichen (z. B. weitergeleitete Exporte).
Der String wird einmal im String-Pool gespeichert; `matched_off`/`matched_len` verweisen darauf.
* Einträge sind **nach Build-Version** sortiert (`major`, dann `minor`) für effiziente Suche.
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#### Architekturcodes
Beide Binärformate verwenden die gleiche Architekturcodierung (über `ARCH_CODE_MAP`):
| Code | Architecture | Beschreibung |
| ---- | ------------ | -------------------------------- |
| 1 | x64 | 64-Bit AMD64/Intel64 |
| 2 | ARM64 | 64-Bit ARM (AArch64) |
| 3 | WoW64 | 32-Bit x86 auf 64-Bit Windows |
Unbekannte Architekturzeichenfolgen werden intern auf `1` (x64) standardmäßig gesetzt; die CLI schränkt Werte auf den unterstützten Satz ein.
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### 3. **C-Header-Format**
Kompilierbereite C-Header mit typsicheren Strukturen und Datenfeldern.
`pe-signgen` kann zwei *Arten* von C-Headern ausgeben:
* **WSIG-Header** – für Signatur- und Maskendaten (von `write_wsig_header`).
* **WOFF-Header** – für direkte RVA/Dateiversetztabellen (von `write_woff_header`).
Die Option `--output-format cheader` wählt C-Header aus; die Kombination mit `--offsets` wechselt zwischen WSIG- und WOFF-Varianten.
#### WSIG C-Header```bash
pe-signgen --signature ntdll!RtlpInitializeThreadActivationContextStack \
-o rtlp_init_actx.h --output-format cheader
Generierte Header-Struktur (vereinfacht, entspricht write_wsig_header):```c
/* Auto-generated WSIG header for ntdll ! RtlpInitializeThreadActivationContextStack ! x64. */
#ifndef WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_H
#define WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_H
#include <stdint.h> #include <stddef.h>
#define WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_DLL_NAME "ntdll" #define WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_FUNCTION_NAME "RtlpInitializeThreadActivationContextStack" #define WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_ARCH "x64"
/* Per-version build identifier. */ typedef struct { uint32_t major; uint32_t minor; } WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_version_t;
/* Signature group entry. */ typedef struct { const uint8_t *pattern; const uint8_t *mask; uint32_t length; uint32_t build_count; const WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_version_t *versions; } WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group_t;
/* One pattern/mask/versions triple per group. / static const uint8_t WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_pattern[] = { / ... / }; static const uint8_t WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_mask[] = { / ... / }; static const WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_version_t WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_versions[] = { { 10240u, 16384u }, / 10240.16384 / / ... */ };
static const WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group_t WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_GROUPS[] = { { WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_pattern, WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_mask, (uint32_t)(sizeof(WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_pattern) / sizeof(WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_pattern[0])), (uint32_t)(sizeof(WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_versions) / sizeof(WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_versions[0])), WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group0_versions }, /* group 0 (RtlpInitializeThreadActivationContextStack) / / ... */ };
static const size_t WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_GROUP_COUNT = sizeof(WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_GROUPS) / sizeof(WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_GROUPS[0]);
#endif /* WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_H */
**Integrationsbeispiel (korrigiert, um den generierten Typen zu entsprechen):**```c
#include "rtlp_init_actx.h"
static inline int match_byte(uint8_t want, uint8_t got,
const uint8_t *mbits, uint32_t i) {
uint8_t bit = (mbits[i >> 3] >> (i & 7)) & 1u;
return bit ? (want == got) : 1;
}
static const uint8_t *
find_signature(const uint8_t *base, size_t size,
const uint8_t *pattern,
const uint8_t *mbits,
uint32_t sig_len) {
if (!base || !pattern || !mbits || sig_len == 0)
return NULL;
if (size < sig_len)
return NULL;
// Find first non-wildcard byte as anchor
uint32_t anchor = sig_len;
for (uint32_t i = 0; i < sig_len; ++i) {
if ((mbits[i >> 3] >> (i & 7)) & 1u) {
anchor = i;
break;
}
}
if (anchor == sig_len)
return base; // all wildcards
const uint8_t anchor_val = pattern[anchor];
const size_t last_pos = size - (size_t)sig_len;
for (size_t pos = 0; pos <= last_pos; ++pos) {
if (base[pos + anchor] != anchor_val)
continue;
uint32_t i = 0;
for (; i < sig_len; ++i) {
if (!match_byte(pattern[i], base[pos + i], mbits, i))
break;
}
if (i == sig_len)
return base + pos;
}
return NULL;
}
static void
fetch_signature(uint32_t major, uint32_t minor,
const WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group_t *groups,
size_t group_len,
const uint8_t **signature_dest,
const uint8_t **mask_dest,
uint32_t *signature_len_dest) {
*signature_dest = NULL;
*mask_dest = NULL;
*signature_len_dest = 0;
const WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group_t *closest = NULL;
uint32_t best_distance = 0xFFFFFFFFu;
for (size_t gi = 0; gi < group_len; ++gi) {
const WSIG_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_group_t *g = &groups[gi];
for (uint32_t vi = 0; vi < g->build_count; ++vi) {
uint32_t m = g->versions[vi].major;
uint32_t n = g->versions[vi].minor;
uint32_t distance = (m > major ? m - major : major - m) * 10000u +
(n > minor ? n - minor : minor - n);
if (distance < best_distance) {
best_distance = distance;
closest = g;
}
if (m == major && n == minor) {
*signature_dest = g->pattern;
*mask_dest = g->mask;
*signature_len_dest = g->length;
return;
}
}
}
if (closest) {
*signature_dest = closest->pattern;
*mask_dest = closest->mask;
*signature_len_dest = closest->length;
}
}
Sie können dies dann in Ihren eigenen loader-spezifischen Code einbinden (z. B. mit GetModuleHandleA, Durchlaufen von PE-Abschnitten usw.). Der Header stellt absichtlich nur Daten bereit; Hilfsfunktionen bleiben dem Verbraucher überlassen.
Für reine Offset-Anwendungsfälle gibt write_woff_header einen kleinen Header aus, der eine sortierte Tabelle von (major, minor, rva, file_offset)-Einträgen beschreibt.
Layout (entspricht write_woff_header):```c
/* Auto-generated WOFF header for ntdll ! RtlpInitializeThreadActivationContextStack ! x64. */
#ifndef WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_H
#define WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_H
#include <stdint.h> #include <stddef.h>
#define WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_DLL_NAME "ntdll" #define WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_FUNCTION_NAME "RtlpInitializeThreadActivationContextStack" #define WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_ARCH "x64"
/* Per-build offset entry. */ typedef struct { uint32_t major; uint32_t minor; uint64_t rva; uint64_t file_offset; } WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_entry_t;
static const WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_entry_t WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_ENTRIES[] = { { 10240u, 16384u, 0x5B195ULL, 0x5A595ULL }, /* 10240.16384 (RtlpInitializeThreadActivationContextStack) / / ... (sorted by major, then minor) ... */ };
static const size_t WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_ENTRY_COUNT = sizeof(WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_ENTRIES) / sizeof(WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_ENTRIES[0]);
#endif /* WOFF_NTDLL_RTLPINITIALIZETHREADACTIVATIONCONTEXTSTACK_X64_H */
Dies ist nützlich, wenn Sie den Offsets selbst vertrauen und kein Pattern-Matching benötigen.
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## Installation
### Voraussetzungen
* Python 3.8+
* Git
* Internetverbindung (erster Durchlauf)
* ~10 GB Festplattenspeicher für vollständigen Cache
### Installation über Pip```bash
pip install pe-signgen
git clone https://github.com/forentfraps/pe-signgen.git cd pe-signgen pip install -r requirements.txt pip install -e .
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## Schnellstart
### Eine Signatur generieren```bash
pe-signgen --signature ntdll!LdrLoadDll
pe-signgen --signature kernel32!CreateFileW --offsets
### Als JSON speichern```bash
pe-signgen --signature ntdll!NtCreateFile -o out.json --output-format json
pe-signgen --signature DLL!FUNCTION [OPTIONS]
### Architektur```bash
--arch x64 # default
--arch arm64
--arch wow64
--os-version win10 # Only Windows 10 --os-version win11 # Only Windows 11 --min-version 10.0 # Minimum version --max-version 11.0 # Maximum version
### Signaturlängensteuerung```bash
--min-length 32 # Minimum signature length
--max-length 64 # Maximum signature length
-o, --output PATH # Output file path --output-format FORMAT # json | binary | cheader --offsets # Generate offsets instead of signatures
### Leistung```bash
--workers 16 # Parallel workers (default: CPU count)
--no-cache # Disable caching
--no-git-update # Skip Winbindex updates
--verbose # Detailed output --quiet # Minimal output --no-progress # Disable progress bars
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## Caching
### Cache-Layout```text
~/.cache/pe-signgen/
│
├── dlls/ # Downloaded DLLs
├── pdbs/ # Downloaded PDBs
├── signatures/ # Generated signatures
└── winbindex_data/ # Winbindex metadata
pe-signgen --signature ntdll!NtCreateFile --no-cache
rm -rf ~/.cache/pe-signgen
export PE_SIGNGEN_CACHE=/custom/path pe-signgen --signature ntdll!NtCreateFile
## Leistung
**Beispielhafte Leistung (12-Kern-CPU, 100 Mbit/s):**
| Vorgang | Zeit |
| --------------------------------- | ----------- |
| Erster Durchlauf (kein Cache) | 5–10 Min |
| Zwischengespeicherter Durchlauf | < 1 Sek |
| Analyse pro Build | 0,1–0,5 Sek |
| Vollständiger Durchlauf (1000 Builds, 8 Worker) | 2–4 Min |
**Ressourcenanforderungen:**
* **Festplatte:** ~10 GB für vollständigen DLL/PDB-Cache
* **Arbeitsspeicher:** ~500 MB Spitzenverbrauch
* **Netzwerk:** Mehrere GB beim ersten Durchlauf
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## Bekannte Einschränkungen
* **Windows-Versionsabdeckung:** Nur Windows **10 und 11** (Winbindex-Einschränkung)
* **Build-Verfügbarkeit:** Nicht jeder Win10/11-Build ist in Winbindex vorhanden
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## Entwicklung```bash
git clone https://github.com/forentfraps/pe-signgen.git
cd pe-signgen
pip install -e ".[dev]"
# Code formatting
black pe_signgen/
# Type checking
mypy pe_signgen/
MIT-Lizenz – siehe LICENSE.
Inspiriert durch die Notwendigkeit einer robusten, automatisierten Signaturerzeugung für interne Windows-APIs.
Beiträge sind willkommen! Bitte: