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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 Esc*+}ck  
208dr*6U  
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。 $U uSrX&  
D92#&,KD  
一、发现了什么? <2\4eusk  
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。 +2}aCoL\  
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):  N+<`Er  
OT & mNE4  
C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v n*4N%yI^m5  
.................................. -rEg(@S %  
Ly0U')D:  
6 type   offset target )u. ut8![T  
BASE   060a seg   2 offset 0000 `=]I -5#.W  
PTR   047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS P5:X7[  
PTR   059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES oNgu- &  
PTR   0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT ) B{D!5{t  
PTR   0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII ) ^:b%Q O  
PTR   04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM ) "hwG"3n1  
PTR   04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI ) :QSCky*i  
PTR   04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF ) *mqoyOa  
PTR   05f5 imp USER.430   ( LSTRCMP ) QU&b5!;&  
PTR   04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF ) l_G&#sQ0  
PTR   0514 imp USER.431   ( ANSIUPPER ) #>SvYP  
PTR   0523 imp USER.432   ( ANSILOWER ) Lv;R8^n  
PTR   05aa imp GDI.56     ( CREATEFONT ) `.0QY<;  
PTR   056e imp USER.433   ( ISCHARALPHA ) t^|+|>S  
PTR   05b9 imp GDI.57     ( CREATEFONTINDIRECT )  c`'2  
PTR   057d imp USER.434   ( ISCHARALPHANUMERIC ) {y{& tz Z  
PTR   049c imp USER.179   ( GETSYSTEMMETRICS ) FyXz(l:  
PTR   0550 imp USER.435   ( ISCHARUPPER ) #+1*g4m~B  
PTR   055f imp USER.436   ( ISCHARLOWER ) -L9I;]:KY  
PTR   0532 imp USER.437   ( ANSIUPPERBUFF ) ODG OWw0  
PTR   0541 imp USER.438   ( ANSILOWERBUFF ) 9s5PJj"u  
PTR   05c8 imp GDI.69     ( DELETEOBJECT ) [qHLo>HaL  
PTR   058c imp GDI.70     ( ENUMFONTS ) eBD7g-  
PTR   04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE 6J|Ee1Ez  
PTR   05d7 imp GDI.82     ( GETOBJECT ) ,j4 ;:F  
PTR   048d imp KERNEL.74   ( OPENFILE ) ^#H%LLt  
PTR   0460 imp GDI.91     ( GETTEXTEXTENT ) P'prp=JD  
PTR   05e6 imp GDI.92     ( GETTEXTFACE ) @wWro?s'p  
PTR   046f imp GDI.350   ( GETCHARWIDTH ) yDt3)fP#  
PTR   0442 imp GDI.351   ( EXTTEXTOUT ) !MOgM  
PTR   0604 imp USER.471   ( LSTRCMPI ) 9(%ptnya  
PTR   04f6 imp USER.472   ( ANSINEXT ) -U6" Ce  
PTR   0505 imp USER.473   ( ANSIPREV ) JRMe( ,u  
PTR   0424 imp USER.108   ( GETMESSAGE ) oGzZ.K3 A  
PTR   0433 imp USER.109   ( PEEKMESSAGE ) FFTh}>>  
]jUxL=]r  
35 relocations KrQ8//Ih  
! H)D@,@&  
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。) * /S=9n0  
第一,在数据段中,发现了重定位信息。 >Q0HqOq  
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。 x(e =@/qp  
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。 OzFA>FK0f;  
~E2xIhV  
二、Windows的模块调用机制与重定位概念 \W<r`t4v  
为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。 .Dw^'p>  
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。 <y+8\m  
主要的三个模块,有如下的关系: *@'\4OO  
·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。 *QzoBpO<  
·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。 VP4W~;UV|\  
·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。 b"+ J8W  
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。 ^L&hwXAO:  
以GDI模块为例,运行结果如下: ;cBFft}D  
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe %N!2 _uk5  
7` ^]:t  
Exports: `I.Uw$,P  
P)?)H]J"  
rd seg offset name *KP 60T  
............ K0xZZ`  
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data o=`FGowF  
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data X<4h"W6  
............ 4Fr0/="H  
\lVX~r4  
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。 {1^9*  
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。 Ju$vuEO  
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到: W&[}-E8<Y  
6 type offset target m: 77pE&o  
JFx=X=C  
.......... )-FQ_K%  
!BHIp7p  
PTR 0442 imp GDI.351 z0}j7ns]  
SxRJ{m~  
.......... 9\_s&p=:.  
<< 6 GE  
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。 GeR#B;{  
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。 |}G"^r  
FSEf0@O:  
三、动态汉化Windows原理 *wTX  
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。 0>|q[SC  
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? qd0G sr}j  
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。 %%No XW  
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。 D :@W*,  
8T3,56 >  
四、"陷阱"技术 WzzA:X  
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。 wo`.sB&T  
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: 1-gM)x{Jr  
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut; SP%X@~d  
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。 |Rf j 0+  
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: oZ%uq78#[%  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); ~}_^$l8#-Q  
参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。 >e Gg 1  
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): E'WXi!>7p  
*(lpStr+wOffset) =0xEA; Ij#mmj NW  
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。 2|,$#V=  
//源程序 relocate.c TZgtu+&  
>6C\T@{lJ  
#include <WINDOWS.H> Oa/^A-'Q  
#include <dos.h> a OmG,+o  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt); >|SIqB<%:  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); pf8'xdExH)  
typedef struct tagFUNC [(n5-#1S  
{ v^&HZk=(  
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址 Z 8w\[AF{$  
FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址 1GN^ui a7  
BYTE   bOld;     //保存原函数第一字节 ]t 0o%w  
LONG   lOld;     //保存原函数接后的四字节长值 ?\\wLZ  
}FUNC; #*A&jo'E  
FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut}; Y(,RJ&7  
//Windows主函数 b~^'P   
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow) IOFXkpK R  
{ VN)WBv  
HANDLE hMemCode; //代码段句柄 P`Zon  
WORD hMemData; //相同基址的可写数据段别名 :%gc Sm  
WORD   wOffset;   //函数偏移  9tpyrGv  
LPSTR lpStr; ]O|>nTa  
LPLONG lpLong; <J^5l0)q  
char   lpNotice[96]; v/ry" W  
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); ;<i u*a  
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); mu B Y  
wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); dC6>&@ VX  
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); 1:eWZ]B5"  
//取与代码段有相同基址的可写数据段别名 .w4|$.H  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); EeYL~ORdi  
lpStr=GlobalLock(hMemData); s4Ja y!A  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); ~?NCmU=3  
//保存原函数要替换的头几个字节 qK'mF#n0#  
Func.bOld=*(lpStr+wOffset); >"/TiQt  
Func.lOld=*lpLong; B>i%:[-e  
*(lpStr+wOffset)=0xEA; ]:f.="  
*lpLong=Func.lpFarProcReplace; Gm- "?4(  
GlobalUnlock(hMemData); jZIT[HM  
MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK); <~|n}&  
//将保留的内容改回来 _L8&.=4]i  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); }6l:'nW  
lpStr=GlobalLock(hMemData); #Shy^58$  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); TD\TVK3P  
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld; @C-dCC?  
*lpLong=Func.lOld; 2@(+l*.Q  
GlobalUnlock(hMemData); `pbCPa{Y  
MessageBox(NULL,"改回原Windows函数","提示",MB_OK); n*GB`I*g  
return 1; VsA_x  
} 7UBW3{d/u5  
UL ew ~j  
//自己的替代函数 L@MCB-@V  
Q8HNST($?  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR* t_^cqEr  
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt) 86%k2~L  
{ 7_Vd%<:  
BYTE NameDot[96]= T \34<+n1N  
{ K;/f?3q  
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20, Cdl"TZ<  
0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40, a/E(GQ,,  
0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84, <c@dE  
0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, ?o V.SG'  
0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00, []\-*{^r  
0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24, nILUo2e~  
0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88, wOUCe#P|r  
0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20, >o"s1* {  
0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe, '\H & EJ'  
0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20 P3bRv^  
}; =2Ju)!%wr  
iMVQt1/  
HBITMAP hBitmap,hOldBitmap; H"+|n2E^  
HDC   hMemDC; _u-tRHh|A  
BYTE far *lpDot; 6jr}l  
int   i; ^N}{M$  
for ( i=0;i<3;i++ ) `iuQ.I  
{ fk^DkV^<  
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32; TbMlYf]It  
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC); [Qkj}  
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot); g3n>}\xG>  
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot); fNr*\=$  
hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap); e,vgD kI;  
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY); (4l M3clF  
DeleteDC(hMemDC);  ">|L<  
DeleteObject(hBitmap);  mznE Cy  
} 99h#M3@!  
return TRUE; R{4[.  
} Wbmqf s  
p<a~L~xH6  
//模块定义文件 relocate.def ku v<  
aLevml2:T  
NAME     RELOCATE eF 8um$t9  
EXETYPE   WINDOWS ^YPw'cZZ&  
CODE     PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE ({rescQB  
DATA     PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE YcaLc_pUx  
HEAPSIZE 1024 aj+I+r"~  
EXPORTS .dBW{|gN  
5tb i};  
五、结束语 9&c *%mm  
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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