forentfraps/pe-signgenGeneración universal de firmas para cualquier función del sistema de todas las compilaciones de Windows usando Winbindex
Firmas binarias entre versiones y desplazamientos RVA para funciones PE de Windows
pe-signgen es una herramienta para ingenieros inversos e investigadores de seguridad que genera automáticamente:
La idea central es proporcionar una forma sistemática y robusta de acceder a funciones no exportadas en las compilaciones de Windows 10/11. Para ello aprovecha:
⚠️ Compatibilidad con versiones de Windows
pe-signgenes compatible únicamente con Windows 10 y Windows 11. Esta es una decisión de diseño deliberada: Winbindex no proporciona datos completos para versiones anteriores.
Elementos internos no exportados de Windows
Genera firmas para funciones como LdrpInitializeTls, RtlpInsertInvertedFunctionTableEntry, etc.
Investigación de hacking de juegos / anti-cheat Genera firmas estables que sobreviven a las actualizaciones de los juegos
Investigación de seguridad Localiza rutinas críticas de seguridad en distintas compilaciones de Windows
Automatización Generación de firmas y desplazamientos mediante scripts para conjuntos completos de API internas
pe-signgen ofrece tres formatos de salida distintos para diferentes casos de uso:
Datos estructurados para automatización, scripting e integración con otras herramientas.```bash pe-signgen --signature ntdll!NtCreateFile -o ntcreatefile.json --output-format json
**Estructura de salida:**```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" }
]
}
]
}
Notas:
major y minor se derivan de la cadena de compilación dividiendo en el primer ..
Ejemplo: "10240.16384" → major = 10240, minor = 16384.build es la cadena de compilación original utilizada internamente como clave.Formatos binarios compactos, listos para ejecución, optimizados para sistemas embebidos y escaneo de baja sobrecarga.
Estos coinciden con la distribución en disco implementada en write_wsig() y write_woff().
Magic: WSO\0 (0x57 0x53 0x4F 0x00)
Versión actual: 1
Propósito: Almacenar firmas binarias con máscaras de comodín y versiones de compilación de Windows asociadas
┌─────────────────────────────────────┐ │ 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) │ └─────────────────────────────────────┘
**Notas importantes sobre el diseño (coincide con `write_wsig`)**
* Después del encabezado, los nombres de DLL y función se escriben como bytes UTF‑8.
* Para cada grupo de firmas, los bytes de patrón y los bytes de máscara se escriben, seguidos por la matriz de compilación para ese grupo.
* Estas regiones por grupo **no** están agrupadas globalmente por tipo: los patrones, las máscaras y las matrices de compilación pueden estar intercalados.
* El constructor alinea a **4 bytes** antes de cada matriz de compilación y antes de la tabla de grupos. Esto puede introducir relleno.
* Los consumidores deben **siempre** seguir los desplazamientos en el encabezado y las entradas de grupo; **no** confíen en el diagrama conceptual para la contigüidad física.
##### Diseño del encabezado (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
Cada grupo de firma representa un patrón único que se aplica a una o más compilaciones de Windows.```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
##### Entrada de versión de compilación (8 bytes)
Cada entrada de compilación identifica una versión específica de Windows que utiliza esta firma.```c
typedef struct {
uint32_t major; // e.g. 19041
uint32_t minor; // e.g. 1234
} wsig_build_t; // 8 bytes
major y minor provienen de dividir la cadena de compilación ("A.B" → A, B). La cadena de compilación original no se almacena en el formato binario; si la necesitas, consérvala externamente (está presente en la salida JSON).
La máscara es una máscara de bits donde cada bit corresponde a un byte en el patrón de firma:
Ejemplo:``` 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)
Los bytes de máscara se almacenan e interpretan en **orden de bits little-endian** dentro de cada byte (exactamente como se usa en los helpers de C y `parse_signature`):```c
uint8_t bit = (mask_bytes[byte_index >> 3] >> (byte_index & 7)) & 1u;
*_len para determinar la longitud; no leas más allá de eso.Magia: WOF\0 (0x57 0x4F 0x46 0x00)
Versión actual: 1
Propósito: Almacenar RVA directos y desplazamientos de archivo para funciones en compilaciones de Windows
┌─────────────────────────────────────┐ │ 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) │ └─────────────────────────────────────┘
Detalles de diseño (coincide con `write_woff`):
* Después del marcador de posición del encabezado, los nombres del DLL y de las funciones se escriben como bytes UTF‑8.
* Para cada compilación, el nombre de símbolo coincidente se escribe como una cadena UTF‑8 (sin terminador). Estos forman un simple grupo de cadenas.
* El escritor luego alinea a 4 bytes y escribe la tabla de entradas de tamaño fijo.
* Cada entrada contiene desplazamientos (`matched_off`, `matched_len`) que apuntan a este grupo de cadenas.
##### Diseño del encabezado (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
Cada entrada asigna una compilación de Windows a la ubicación de la función en esa compilación.```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
##### Notas de uso
* **RVA** es el desplazamiento de memoria cuando la DLL se carga en su base preferida.
* **File offset** es la posición bruta en el archivo PE en disco.
* **Matched symbol** puede diferir de la función solicitada (p. ej., exportaciones reenviadas).
La cadena se almacena una vez en el string pool; `matched_off`/`matched_len` hacen referencia a ella.
* Las entradas están **ordenadas por versión de compilación** (`major`, luego `minor`) para una búsqueda eficiente.
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#### Códigos de arquitectura
Ambos formatos binarios usan la misma codificación de arquitectura (vía `ARCH_CODE_MAP`):
| Código | Arquitectura | Descripción |
| ------ | ------------ | ---------------------------- |
| 1 | x64 | AMD64/Intel64 de 64 bits |
| 2 | ARM64 | ARM de 64 bits (AArch64) |
| 3 | WoW64 | x86 de 32 bits en Windows de 64 bits |
Las cadenas de arquitectura desconocidas usan `1` (x64) internamente por defecto; la CLI restringe los valores al conjunto admitido.
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### 3. **Formato de cabecera C**
Cabeceras C listas para compilar con estructuras type-safe y arrays de datos.
`pe-signgen` puede emitir dos *tipos* de cabeceras C:
* **Cabeceras WSIG** – para datos de firma y máscara (desde `write_wsig_header`).
* **Cabeceras WOFF** – para tablas directas de RVA/file-offset (desde `write_woff_header`).
La opción `--output-format cheader` selecciona cabeceras C; combinarla con `--offsets` alterna entre las variantes WSIG y WOFF.
#### Cabecera C WSIG```bash
pe-signgen --signature ntdll!RtlpInitializeThreadActivationContextStack \
-o rtlp_init_actx.h --output-format cheader
Estructura del encabezado generado (simplificada, coincide con 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 */
**Ejemplo de integración (corregido para coincidir con los tipos generados):**```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;
}
}
You can then wire this into your own loader-specific code (e.g. using GetModuleHandleA, walking PE sections, etc.). The header intentionally only provides data; helper functions are up to the consumer.
Para casos de uso que solo requieren desplazamientos, write_woff_header genera una pequeña cabecera que describe una tabla ordenada de entradas (major, minor, rva, file_offset).
Diseño (coincide con 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 */
Esto es útil cuando confías en los propios offsets y no necesitas coincidencia de patrones.
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## Instalación
### Requisitos previos
* Python 3.8+
* Git
* Conexión a internet (primera ejecución)
* ~10GB de espacio en disco para la caché completa
### Instalar desde 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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## Inicio rápido
### Generar una firma```bash
pe-signgen --signature ntdll!LdrLoadDll
pe-signgen --signature kernel32!CreateFileW --offsets
### Guardar como JSON```bash
pe-signgen --signature ntdll!NtCreateFile -o out.json --output-format json
pe-signgen --signature DLL!FUNCTION [OPTIONS]
### Arquitectura```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
### Control de Longitud de Firma```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
### Rendimiento```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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## Almacenamiento en caché
### Diseño de la caché```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
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## Rendimiento
**Ejemplo de rendimiento (CPU de 12 núcleos, 100 Mbps):**
| Operación | Tiempo |
| --------------------------------- | ----------- |
| Primera ejecución (sin caché) | 5–10 min |
| Ejecución en caché | < 1 sec |
| Análisis por compilación | 0.1–0.5 sec |
| Ejecución completa (1000 compilaciones, 8 trabajadores) | 2–4 min |
**Requisitos de recursos:**
* **Disco:** ~10 GB para la caché completa de DLL/PDB
* **Memoria:** ~500 MB de uso máximo
* **Red:** Varios GB en la primera ejecución
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## Limitaciones conocidas
* **Cobertura de versiones de Windows:** Solo Windows **10 y 11** (limitación de Winbindex)
* **Disponibilidad de compilaciones:** No todas las compilaciones de Win10/11 existen en Winbindex
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## Desarrollo
---```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/
Licencia MIT – consulte LICENSE.
Inspirado por la necesidad de una generación de firmas robusta y automatizada para APIs internas de Windows.
¡Las contribuciones son bienvenidas! Por favor: