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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 Eep*,Cnt0  
Bj ~bsT@a.  
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。 pnvHh0ck_  
)<kI d4E  
一、发现了什么? ;-OnCLr  
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。 Zy>iaG9}  
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): Oh\ +cvbG  
G9/5KW}-  
C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v /-.i=o]b  
.................................. &@c?5Ie5  
4r&S&^  
6 type   offset target KVvzVQ1  
BASE   060a seg   2 offset 0000 cNX0.7Ls  
PTR   047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS 33{(IzL0  
PTR   059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES d=TZaVL$$  
PTR   0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT ) x tJ_azt  
PTR   0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII ) %|3I|'%Y  
PTR   04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM ) Aj9Onz,Lg  
PTR   04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI ) : *~}\M*  
PTR   04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF ) 8+L,a_q-  
PTR   05f5 imp USER.430   ( LSTRCMP ) v[aFSXGj)  
PTR   04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF ) :DxCjv  
PTR   0514 imp USER.431   ( ANSIUPPER ) hr+,-j  
PTR   0523 imp USER.432   ( ANSILOWER ) J< E"ZoY  
PTR   05aa imp GDI.56     ( CREATEFONT ) oPX `/ X#  
PTR   056e imp USER.433   ( ISCHARALPHA ) ^st.bzg+[  
PTR   05b9 imp GDI.57     ( CREATEFONTINDIRECT ) 3N'fHy  
PTR   057d imp USER.434   ( ISCHARALPHANUMERIC ) 2f%G`4/p  
PTR   049c imp USER.179   ( GETSYSTEMMETRICS ) 6%p$C oR  
PTR   0550 imp USER.435   ( ISCHARUPPER ) )]=1W  
PTR   055f imp USER.436   ( ISCHARLOWER ) FAS+*G Fz  
PTR   0532 imp USER.437   ( ANSIUPPERBUFF ) =9lrPQ]w  
PTR   0541 imp USER.438   ( ANSILOWERBUFF ) 1;\A./FVv  
PTR   05c8 imp GDI.69     ( DELETEOBJECT ) a^ vXwY  
PTR   058c imp GDI.70     ( ENUMFONTS ) b)SU8z!NV&  
PTR   04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE 8fn7!  
PTR   05d7 imp GDI.82     ( GETOBJECT ) PjH[8:,  
PTR   048d imp KERNEL.74   ( OPENFILE ) PFqc_!Pm  
PTR   0460 imp GDI.91     ( GETTEXTEXTENT ) f1a >C  
PTR   05e6 imp GDI.92     ( GETTEXTFACE ) 3H_mR j9th  
PTR   046f imp GDI.350   ( GETCHARWIDTH ) y;!qE~!3  
PTR   0442 imp GDI.351   ( EXTTEXTOUT ) ii.L]#3y  
PTR   0604 imp USER.471   ( LSTRCMPI ) bN ,>,hj  
PTR   04f6 imp USER.472   ( ANSINEXT ) aAlES< r  
PTR   0505 imp USER.473   ( ANSIPREV ) 6 N%fJ   
PTR   0424 imp USER.108   ( GETMESSAGE ) C)7T'[  
PTR   0433 imp USER.109   ( PEEKMESSAGE ) +B 4&$z  
WMo   
35 relocations YpAJ7 E|7  
& *^FBJEa.  
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。) ]vyu!  
第一,在数据段中,发现了重定位信息。 X `[P11`  
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。 C+*qU  
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。 U5 `h  
GAZTCkB"  
二、Windows的模块调用机制与重定位概念 ^1a/)Be{_  
为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。 PY4RwN  
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。 ad\?@>[ I  
主要的三个模块,有如下的关系: vZgV/?'z  
·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。 ^V DJGBk  
·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。 n~1'M/wh  
·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。 LDj'L~H  
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。 .`iG} j)\  
以GDI模块为例,运行结果如下: K+0&~XU  
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe -/#VD&MJO=  
SWAggW)  
Exports: 73-*| @6  
"l-L-sc,  
rd seg offset name (1 "unP-  
............ YF+hN\  
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data ~*3obZ2>2  
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data 3'd(=hJ45$  
............ ){AtV&{$  
pJ` M5pF  
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。 A9*( O)  
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。 [j6EzMN  
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到: 4Y):d!'b  
6 type offset target W"m\|x  
A@8Ot-t:\2  
.......... di@4'$5#  
\m3'4#  
PTR 0442 imp GDI.351 rjmKe*_1V  
n{>Ge,enP0  
.......... D 8nt%vy  
@}#"o  
就表明,在本段的0442H偏移处,调用了GDI的第351号函数。如果在0442H处是0000:FFFF ,表示本段内仅此一处调用了GDI.351函数;否则,表明了本段内还有一处调用此函数,调用的位置就是0442H处所指向的内容,实际上重定位表只含有引用位置的链表的链头。那么,GDI. 351是一个什么函数呢?用EXEHDR对GDI.EXE作一分析,就可得出,在GDI的出口(Export)函数中,第351号是ExtTextOut。 Q*S|SH-cZ0  
这样,我们在EXEHDR这一简单而非常有用的工具帮助下,已经在Windows的浩瀚海洋中畅游了一会,下面让我们继续深入下去。 w/8`]q  
xbh4j!FD$  
三、动态汉化Windows原理 l7 +#gPA  
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。 Di[}y;  
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? ZZkxEq+D  
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。 AL%gqt]  
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。 HF9\SVR B  
vybQ}dscn  
四、"陷阱"技术 yIm@m[B;  
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。 O/X;(qYd  
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: ? m$uqi  
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut; L<kIzB !  
果然,在自己程序的数据段中也有了重定位信息。这样,当程序调入内存时,变量FarPro cFunc已是函数ExtTextOut的地址了。 Kn9O=?Xh;  
要直接修改代码段的内容,还遇到一个难题,就是代码段是不可改写的。这时,需要用到一个未公开的Windows函数AllocCStoDSAlias,取得与代码段有相同基址的可写数据段别名, 其函数声明为: zW`Zmt\T2  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); U($sH9,  
参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。 hK!Z ~  
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): :$bp4+3>  
*(lpStr+wOffset) =0xEA; FmfPi .;1  
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。 ?'xTSAn  
//源程序 relocate.c "6T: &>  
IrAc&Ehul  
#include <WINDOWS.H> \htL\m^$9  
#include <dos.h> K !X>k  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt); 8+m[ %5lu  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); wzw`9^B  
typedef struct tagFUNC {K{&__Nk  
{ +%Vbz7+!  
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址 Bg^k~NX%  
FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址 z*Y4t?+  
BYTE   bOld;     //保存原函数第一字节 IrJPP2Q  
LONG   lOld;     //保存原函数接后的四字节长值 pUvbIbg+  
}FUNC; Qg)=4(<Hr  
FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut}; (nhv#&Fd+  
//Windows主函数 G1; .\i  
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow) S(7_\8 h  
{ b&LfL$  
HANDLE hMemCode; //代码段句柄 I91pX<NBf  
WORD hMemData; //相同基址的可写数据段别名 P;&rh U^[  
WORD   wOffset;   //函数偏移 mhp&; Q9  
LPSTR lpStr; 0nkon3H  
LPLONG lpLong; -rU~  
char   lpNotice[96]; *wNX<R.  
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); ryz [A:^G  
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); #z|\AmZ\  
wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); ~[@Gj{6p0  
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); P);: t~  
//取与代码段有相同基址的可写数据段别名 !i0jk,[B=  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); m oQ><>/  
lpStr=GlobalLock(hMemData); ZE#f{qF(  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); j@1rVOmK  
//保存原函数要替换的头几个字节 d^"dL" Q6m  
Func.bOld=*(lpStr+wOffset); #!Iez vWf  
Func.lOld=*lpLong; -*[?E!F  
*(lpStr+wOffset)=0xEA; =AFTB<7-^  
*lpLong=Func.lpFarProcReplace; +/A`\9QT  
GlobalUnlock(hMemData); tK<GU.+  
MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK); < bHu9D  
//将保留的内容改回来 UWdPB2x[  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); < V?CM(1C  
lpStr=GlobalLock(hMemData); B]PTe~n^  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); )I80Nq  
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld; ;().  
*lpLong=Func.lOld; f%LzWXA  
GlobalUnlock(hMemData); > ,L'A;c}  
MessageBox(NULL,"改回原Windows函数","提示",MB_OK); Oeo:V"  
return 1; H].G%,2'  
} Onr#p4UT  
Da)rzr|}>3  
//自己的替代函数 Zk+J=Cwq}  
0phO1h]2S)  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR*  } z4=3 '  
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt) UOn L^Z}  
{ qp(F}@  
BYTE NameDot[96]= -.A8kJ  
{ p100dJvq  
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20, 20hF2V  
0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40, K)2ZH@  
0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84, I0 y+,~\  
0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, ICNS+KsI  
0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00, @=[/bG  
0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24, Z+!3m.q  
0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88, aqvt$u8  
0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20, 0B(<I?a/  
0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe, tuA,t  
0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20 *_<P% J  
}; Lc>9[! +#  
WA-` *m$v  
HBITMAP hBitmap,hOldBitmap; m`<Mzk.u<  
HDC   hMemDC; RUTlwTdv  
BYTE far *lpDot; h+mM  
int   i; t#+X*'/  
for ( i=0;i<3;i++ ) R5LzqT,/N:  
{ 0\t k/<w2  
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32; #C?T  
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC); |H67ny&K^&  
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot); w=I' CMRt  
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot); a a<9%j  
hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap); ~Mv@Bl  
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY); 6KiI3%y?0  
DeleteDC(hMemDC); T`g.K6$b  
DeleteObject(hBitmap); fI%+  
} *uR&d;vg.8  
return TRUE; (~/VP3.S  
} NiU}A$U  
e{edI{g  
//模块定义文件 relocate.def !1f8~"Z  
$'3`$   
NAME     RELOCATE +zxj-di M  
EXETYPE   WINDOWS LOyL:~$  
CODE     PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE xq:.|{HUk  
DATA     PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE <dx xXzLT  
HEAPSIZE 1024 so|5HR|  
EXPORTS F_ ~L&jHP  
=z'w-ARy  
五、结束语 MnvFmYgxA  
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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