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动态汉化Windows技术的分析

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"陷阱"技术探秘──动态汉化Windows技术的分析 2SlL`hN>Z  
l(_|CkcZ  
四通利方(RichWin)、中文之星(CStar)是大家广为熟知的汉化Windows产品,"陷阱"技术即动态修改Windows代码,一直是其对外宣称的过人技术。本文从Windows的模块调用机制与重定位概念着手,介绍了"陷阱"技术的实现,并给出了采用"陷阱"技术动态修改Windows代码的示例源程序。 Vq-Kl[-|  
`p* 43nV  
一、发现了什么? aN*{nW  
笔者多年来一直从事Windows下的软件开发工作,经历了Windows 2.0 、 3.0 、3.1 ,直至Windows 95、NT的成长过程,也遍历了长青窗口、长城窗口、DBWin、CStar、RichWin等多个Windows汉化产品。从现在看来,影响最大也最为成功的,当推四通利方的RichWin;此外,中文之星CStar与RichWin师出一门,其核心技术自然也差不多。其对外宣传采用独特的"陷阱" 技术即动态修改Windows代码,一直是笔者感兴趣的地方。 iZ}c[hC'3`  
EXEHDR是Microsoft Visual C++开发工具中很有用的一个程序,它可以检查NE(New-Exe cutable)格式文件,用它来分析RichWin的WSENGINE.DLL或CStar的CHINESE.DLL,就会发现与众不同的两点(以CStar 1.20为例): }0anssC  
%f("3!#H  
C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v 1twpOZ>  
.................................. k= 9+"4:  
t,/8U  
6 type   offset target DMDtry?1:  
BASE   060a seg   2 offset 0000 ^J hs/HV  
PTR   047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS -?1R l:rM  
PTR   059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES b3[!1i  
PTR   0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT ) 6E1~dK0t  
PTR   0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII ) x;bA\b  
PTR   04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM ) `w >D6K+  
PTR   04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI ) v,QvCozOz  
PTR   04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF ) R6Md_t\  
PTR   05f5 imp USER.430   ( LSTRCMP ) Vrlqje_Q  
PTR   04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF ) tw zV-8\  
PTR   0514 imp USER.431   ( ANSIUPPER ) RR+kjK?  
PTR   0523 imp USER.432   ( ANSILOWER ) P/WGB~NH  
PTR   05aa imp GDI.56     ( CREATEFONT ) @uV]7d"z(  
PTR   056e imp USER.433   ( ISCHARALPHA ) M1NdlAAf  
PTR   05b9 imp GDI.57     ( CREATEFONTINDIRECT ) 6[R6P:v&'G  
PTR   057d imp USER.434   ( ISCHARALPHANUMERIC ) 4<PupJ  
PTR   049c imp USER.179   ( GETSYSTEMMETRICS ) pRE^; 4}z  
PTR   0550 imp USER.435   ( ISCHARUPPER ) ^`SEmYb;  
PTR   055f imp USER.436   ( ISCHARLOWER ) }s'=w]m  
PTR   0532 imp USER.437   ( ANSIUPPERBUFF ) jz=V*p}6  
PTR   0541 imp USER.438   ( ANSILOWERBUFF ) NhNd+SCZ@  
PTR   05c8 imp GDI.69     ( DELETEOBJECT ) y!x[N!a  
PTR   058c imp GDI.70     ( ENUMFONTS ) M"p%CbcI]  
PTR   04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE Pke8RLg2A  
PTR   05d7 imp GDI.82     ( GETOBJECT ) Y-1K'VhT  
PTR   048d imp KERNEL.74   ( OPENFILE ) FMF  mn|  
PTR   0460 imp GDI.91     ( GETTEXTEXTENT ) C|IHRw`[  
PTR   05e6 imp GDI.92     ( GETTEXTFACE ) "bRjY?D  
PTR   046f imp GDI.350   ( GETCHARWIDTH ) /\mYXi \  
PTR   0442 imp GDI.351   ( EXTTEXTOUT ) (vD==n9Hd  
PTR   0604 imp USER.471   ( LSTRCMPI ) (Ly^+Hjg  
PTR   04f6 imp USER.472   ( ANSINEXT ) n=~!x  
PTR   0505 imp USER.473   ( ANSIPREV ) <{;'0> ToM  
PTR   0424 imp USER.108   ( GETMESSAGE ) @oH\r-jsgu  
PTR   0433 imp USER.109   ( PEEKMESSAGE ) .XeZjoJ$z  
EJ<L,QH3  
35 relocations I Ij:3HP  
:XAyMK7   
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。) yN`&oya  
第一,在数据段中,发现了重定位信息。 t$VRNZ`dy  
第二,这些重定位信息提示的函数,全都与文字显示输出和键盘、字符串有关。也就是说汉化Windows,必须修改这些函数。 "0 %f R"  
在这非常特殊的地方,隐藏着什么呢?毋庸置疑,这与众不同的两点,对打开"陷阱"技术之门而言,不是金钥匙,也是敲门砖。 ?,v& o>*  
j(;ou?Uh  
二、Windows的模块调用机制与重定位概念 tg 'gR  
为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。 : 4-pnn  
Windows的运行分实模式、标准模式和增强模式三种,虽然这几种模式各不相同,但其核心模块的调用关系却是完全一致的。 Dmy=_j?ej  
主要的三个模块,有如下的关系: qj:[NPwaM  
·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。 keD?#yY  
·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。 ju;OQC~[L]  
·USER是Windows用户接口服务模块,它依赖于KERNEL、GDI模块及设备驱动程序等所有模块。 iumwhb  
这三个模块,实际上就是Windows的三个动态链接库。KERNEL有三种系统存在形式:Kern el.exe(实模式)、Krnl286.exe(标准模式)、Krnl386.exe(386增强模式);GDI模块是Gdi.ex e;USER模块是User.exe。虽然文件名都以EXE为扩展名,但它们实际都是动态链接库。同时,几乎所有的API函数都隐藏在这三个模块中。用EXEHDR对这三个模块分析,就可列出一大堆大家所熟悉的Windows API函数。 ? -3G5yy  
以GDI模块为例,运行结果如下: Ce}m$k  
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe VE*`J i  
tQT<1Q02i  
Exports: baTd;`Pn  
lg )xQV  
rd seg offset name WEG!;XZ  
............ UfO='&U^  
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data &#u\@Qze  
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data ALO/{:l(  
............ ^jS1g*nrN  
u^^jt(j  
至此,读者已能从Windows纷繁复杂的系统中理出一些头续来。下面,再引入一个重要概念——重定位。 `.pd %\  
一个Windows执行程序对调用API函数或对其它动态库的调用,在程序装入内存前,都是一些不能定位的动态链接;当程序调入内存时,这些远调用都需要重新定位,重新定位的依据就是重定位表。在Windows执行程序(包括动态库)的每个段后面,通常都跟有这样一个重定位表。重定位包含调用函数所在模块、函数序列号以及定位在模块中的位置。 nwfu@h0G  
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到: 0(u}z  
6 type offset target d { P$}b  
{0fQE@5@  
.......... iI'ib-d  
:?z @T[-  
PTR 0442 imp GDI.351 u-jc8W`Zd  
B+R|fQ  
.......... Z]2z*XD  
nB :iG  
就表明,在本段的0442H偏移处,调用了GDI的第351号函数。如果在0442H处是0000:FFFF ,表示本段内仅此一处调用了GDI.351函数;否则,表明了本段内还有一处调用此函数,调用的位置就是0442H处所指向的内容,实际上重定位表只含有引用位置的链表的链头。那么,GDI. 351是一个什么函数呢?用EXEHDR对GDI.EXE作一分析,就可得出,在GDI的出口(Export)函数中,第351号是ExtTextOut。 ^e_uprZWm  
这样,我们在EXEHDR这一简单而非常有用的工具帮助下,已经在Windows的浩瀚海洋中畅游了一会,下面让我们继续深入下去。 aA>!p{/x  
y,jpd#Y  
三、动态汉化Windows原理 ir\)Hz2P  
我们知道,传统的汉化Windows的方法,是要直接修改Windows的显示、输入、打印等模块代码,或用DDK直接开发"中文设备"驱动模块。这样不仅工作量大,而且,系统的完备性很难保证,性能上也有很多限制(早期的长青窗口就是如此),所以只有从内核上修改Windows核心代码才是最彻底的办法。 !U2<\!_  
从Windows的模块调用机制,我们可以看到,Windows实际上是由包括在KERNEL、GDI、US ER等几个模块中的众多函数支撑的。那么,修改其中涉及语言文字处理的函数,使之能适应中文需要,不就能达到汉化目的了吗? /GJL&RMx  
因而,我们可以得出这样的结论:在自己的模块中重新编写涉及文字显示、输入的多个函数,然后,将Windows中对这些函数的引用,改向到自己的这些模块中来。修改哪些函数才能完成汉化,这需要深入分析Windows的内部结构,但CHINESE.DLL已明确无误地告诉了我们,在其数据段的重定位表中列出的引用函数,正是CStar修改了的Windows函数!为了验证这一思路, 我们利用RichWin作一核实。 p(4B"[!S  
用EXEHDR分析GDI.EXE,得出ExtTextOut函数在GDI的第一代码段6139H偏移处(不同版本的Windows其所在代码段和偏移可能不一样)。然后,用HelpWalk(也是Microsoft Visual C+ +开发工具中的一个)检查GDI的Code1段,6139H处前5个字节是 B8 FF 05 45 55,经过运行Ri chWin 4.3 for Internet后,再查看同样的地方,已改为 EA 08 08 8F 3D。其实反汇编就知道,这5个字节就是 Jmp 3D8F:0808,而句柄为0x3D8F的模块,用HelpWalk能观察正是RichWin 的WSENGINE.DLL的第一代码段( 模块名为TEXTMAN)。而偏移0808H处 B8 B7 3D 45 55 8B E C 1E,正是一个函数起始的地方,这实际上就是RichWin所重改写的ExtTextOut函数。退出Ri chWin后,再用HelpWalk观察GDI的Code1代码段,一切又恢复正常!这与前面的分析结论完全吻合!那么,下一个关键点就是如何动态修改Windows的函数代码,也就是汉化Windows的核心——"陷阱"技术。 T.;U~<  
?kV_!2U)'K  
四、"陷阱"技术 Uh1UZ r  
讨论"陷阱"技术,还要回到前面的两个发现。发现之二,已能解释为修改的Windows函数,而发现之一却仍是一个迷。 ';.y`{/  
数据段存放的是变量及常量等内容,如果这里面包含有重定位信息,那么,必定要在变量说明中将函数指针赋给一个FARPROC类型的变量,于是,在变量说明中写下: }c= Y<Cdh  
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut; \0;w7tdo  
果然,在自己程序的数据段中也有了重定位信息。这样,当程序调入内存时,变量FarPro cFunc已是函数ExtTextOut的地址了。 /?Y4C)G  
要直接修改代码段的内容,还遇到一个难题,就是代码段是不可改写的。这时,需要用到一个未公开的Windows函数AllocCStoDSAlias,取得与代码段有相同基址的可写数据段别名, 其函数声明为: w&es N$2  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); k[<i+C";  
参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。 s{X+0_@Q  
Windows中函数地址是32位,高字节是其模块的内存句柄,低字节是函数在模块内的偏移。将得到的可写数据段别名句柄锁定,再将函数偏移处的5个字节保留下来,然后将其改为转向替代函数(用 EA Jmp): 4T$jY}U  
*(lpStr+wOffset) =0xEA; 6q0)/|,@  
四通利方(RichWin)、中文之星(CStar)是大家广为熟知的汉化Windows产品,"陷阱"技术即动态修改Windows代码,一直是其对外宣称的过人技术。本文从Windows的模块调用机制与重定位概念着手,介绍了"陷阱"技术的实现,并给出了采用"陷阱"技术动态修改Windows代码的示例源程序。 H0lW gJmi|  
//源程序 relocate.c OU]"uV<(  
>bhF{*t#;y  
#include <WINDOWS.H> h?4EVOx+  
#include <dos.h> TL$w~dY  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt); mxJe\[I  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); ##mBOdx  
typedef struct tagFUNC ?/,V{!UTtq  
{ <pG 4 g  
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址 h5aPRPUg  
FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址 ?/@XJcm+  
BYTE   bOld;     //保存原函数第一字节 7rGp^  
LONG   lOld;     //保存原函数接后的四字节长值 =\i%,YY  
}FUNC; #1}%=nAsi  
FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut}; @'hkU$N)  
//Windows主函数 6Qz=g t%I=  
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow) [?,+DY  
{ #\xy,C'Y  
HANDLE hMemCode; //代码段句柄 4v5qK  
WORD hMemData; //相同基址的可写数据段别名 SjA'<ZX>TM  
WORD   wOffset;   //函数偏移 QiVKaBS8  
LPSTR lpStr; +yk0ez  
LPLONG lpLong; ,}>b\(Lk  
char   lpNotice[96]; w_QWTD 0  
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); UIIsgNca  
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); ]*)l_mut7  
wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); i"DyXIrk2  
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); td$RDtW[3  
//取与代码段有相同基址的可写数据段别名 C\{hN  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); ^ rO}'~(  
lpStr=GlobalLock(hMemData); E2.!|u2  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); $kR%G{j 4  
//保存原函数要替换的头几个字节 0R]'HA>  
Func.bOld=*(lpStr+wOffset); [{`&a#Q  
Func.lOld=*lpLong; ?f:0GE7  
*(lpStr+wOffset)=0xEA; Y|/,*,u+  
*lpLong=Func.lpFarProcReplace; r`+G9sj3U  
GlobalUnlock(hMemData); =&.9z 4A  
MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK); PuBE=9,  
//将保留的内容改回来 :Us+u-~  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); SD:Bw0gzrI  
lpStr=GlobalLock(hMemData); .K#' Fec  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); y<v-,b*  
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld; fp3`O9+em  
*lpLong=Func.lOld; JV !F<  
GlobalUnlock(hMemData); EQHCw<e  
MessageBox(NULL,"改回原Windows函数","提示",MB_OK); G-vkkNj%e  
return 1; +^rt48${ y  
} (Nf!E[ }Z  
wYv++< z  
//自己的替代函数 %(\et%[]  
n{m[ j+UG  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR* sVnpO$  
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt) Eh9{n,5-  
{ l u{6  
BYTE NameDot[96]= M4d4b  
{ -"2%+S{  
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20, t|UM2h  
0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40, n5fc_N/8O=  
0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84, nU2w\(3|  
0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, 2j{T8F\]  
0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00, {e[~1]j3  
0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24, o> 1+m  
0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88, [ 8WG  
0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20, ?xQm_ 91X^  
0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe, 9:E.Iy  
0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20 JRtDjZ4>  
}; \y7\RV>>3b  
Oo>Uu{{  
HBITMAP hBitmap,hOldBitmap; Jep/%cT$w  
HDC   hMemDC; Gch3|e  
BYTE far *lpDot; w(y 9y9r]  
int   i; criNeKa  
for ( i=0;i<3;i++ ) kp)1s>c  
{ [ 4PiQyr  
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32; q((%sWp  
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC); X:(t,g*7  
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot); iE ,"YCK  
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot); 2ryg3% +O  
hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap); 9wC='  
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY); u*7>0o|H:  
DeleteDC(hMemDC); i>pUTT _[  
DeleteObject(hBitmap); mJVru0  
}  6\QsK96_  
return TRUE; `Q>qmf_Fi  
} 5F 8'f)  
U[ogtfv`m  
//模块定义文件 relocate.def 2>^jMln  
).MV1@s  
NAME     RELOCATE oPF n`8dQ  
EXETYPE   WINDOWS  (S&D  
CODE     PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE `cRRdD:dA  
DATA     PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE ORIXcj]  
HEAPSIZE 1024 R:44Gv7  
EXPORTS &?9~e>.OS  
BGO pUy  
五、结束语 Gs*X> D  
本文从原理上分析了称为"陷阱"技术的动态汉化Windows方法,介绍了将任一Windows函数调用改向到自己指定函数处的通用方法,这种方法可以拓展到其它应用中,如多语种显示、不同内码制式的切换显示等。
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