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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 q eW{Cl~  
{D>@ZC  
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。 EklcnM|6  
V{D~e0i/v  
一、发现了什么? d[( }  
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。 z yh #ygH  
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): -G|?Kl  
,SVl>~!  
C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v q$ZmR]p  
.................................. O/{X:Ja{  
V]{^}AKc  
6 type   offset target ,JU3 w  
BASE   060a seg   2 offset 0000 Q"(*SA+-|  
PTR   047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS 5w^6bw){  
PTR   059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES i L48  
PTR   0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT ) / %9DO  
PTR   0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII ) Vs"1:gi&  
PTR   04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM ) \H&8.<HJ  
PTR   04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI ) dm(Xy'*iQ  
PTR   04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF ) OZ SM2~  
PTR   05f5 imp USER.430   ( LSTRCMP ) c04;2gR  
PTR   04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF ) ;1[a*z<l&s  
PTR   0514 imp USER.431   ( ANSIUPPER ) 50E?K!  
PTR   0523 imp USER.432   ( ANSILOWER ) l>t0 H($  
PTR   05aa imp GDI.56     ( CREATEFONT ) # s}&  
PTR   056e imp USER.433   ( ISCHARALPHA ) :svKE.7{  
PTR   05b9 imp GDI.57     ( CREATEFONTINDIRECT ) mD"[z}r)  
PTR   057d imp USER.434   ( ISCHARALPHANUMERIC ) Md5|j0#p  
PTR   049c imp USER.179   ( GETSYSTEMMETRICS ) n)bbEXO  
PTR   0550 imp USER.435   ( ISCHARUPPER ) pRez${f.(s  
PTR   055f imp USER.436   ( ISCHARLOWER ) .@`5>_  
PTR   0532 imp USER.437   ( ANSIUPPERBUFF ) pl4:>4l/  
PTR   0541 imp USER.438   ( ANSILOWERBUFF ) Tu[I84  
PTR   05c8 imp GDI.69     ( DELETEOBJECT ) f_m~_`m  
PTR   058c imp GDI.70     ( ENUMFONTS ) Uv|?@zy#  
PTR   04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE rm5@dM@  
PTR   05d7 imp GDI.82     ( GETOBJECT ) 3ss0/\3P  
PTR   048d imp KERNEL.74   ( OPENFILE ) hN"cXz"/  
PTR   0460 imp GDI.91     ( GETTEXTEXTENT ) 3!*qB-d  
PTR   05e6 imp GDI.92     ( GETTEXTFACE ) L8{4>,  
PTR   046f imp GDI.350   ( GETCHARWIDTH ) #-<n@qNg[  
PTR   0442 imp GDI.351   ( EXTTEXTOUT ) FPC^-mD  
PTR   0604 imp USER.471   ( LSTRCMPI ) f [DZ  
PTR   04f6 imp USER.472   ( ANSINEXT ) wV{jJyRl  
PTR   0505 imp USER.473   ( ANSIPREV ) ;i>(r;ZM  
PTR   0424 imp USER.108   ( GETMESSAGE ) @?/>$  
PTR   0433 imp USER.109   ( PEEKMESSAGE ) ]IM/R@  
E=&":I6O  
35 relocations 04E S>'@  
O,_k.EH  
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。) <t"KNKI  
第一,在数据段中,发现了重定位信息。 mr[+\ 5  
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。 v1aE[Q  
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。 kBlk^=h<:w  
:< *xG&  
二、Windows的模块调用机制与重定位概念 jiGXFM2  
为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。 gK_#R]  
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。 Ja[7/  
主要的三个模块,有如下的关系: ,T;T %/ S  
·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。 mJYG k_ua  
·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。 C.(<IcSG  
·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。 tm|YUat$]r  
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。 :={rPj-nU  
以GDI模块为例,运行结果如下: GS@ Zc2JPF  
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe 6=3;(2u[C"  
9:4m@dguh-  
Exports: u 2%E(pr  
KfkU_0R+~v  
rd seg offset name vo!QJ  
............ {;^GKb+  
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data 1>'xmp+#  
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data wN2D{Jj  
............ zS/1v+  
mrGfu:r  
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。 >MLP mER  
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。 D6vhW:t8?  
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到: w^=uq3X?  
6 type offset target 2SRmh!hr  
r-'CB  
.......... Xwz'h;Ks_  
QnH;+k ln  
PTR 0442 imp GDI.351 0wpGIT!2  
tpj6AMO/`d  
.......... Cb i;CF\{  
]uZaj?%J<  
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。 Dk#4^`qp1  
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。 pdq5EUdS  
m;oCi }fL  
三、动态汉化Windows原理 |rL#HG  
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。 ohlCuH 3  
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? xDO1gnH%  
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。 w%uM=YmuT  
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。 m2>$)\-;  
kj]m@mS[  
四、"陷阱"技术 du>d?  
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。 f|NWn`#bY  
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: tBtmqxx  
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut; #VU>Z|$@N  
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。 D`hg+64}  
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: fb_q2p} G  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); #p7_\+&5s  
参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。 c-`izn]  
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): 9}<iS w[  
*(lpStr+wOffset) =0xEA; l % 0c{E~  
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。 0kxe5*-|  
//源程序 relocate.c !vGJ 7  
_M)J{ {?:  
#include <WINDOWS.H> /=gU  
#include <dos.h> ,c6c=di  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt); w1:%P36H  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); #m6W7_  
typedef struct tagFUNC :)j& t>aP  
{ +BgUnu26  
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址 fIii  
FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址 N/8_0]Gf  
BYTE   bOld;     //保存原函数第一字节 uXm}THI  
LONG   lOld;     //保存原函数接后的四字节长值 q!whWA  
}FUNC; 3dB{DuQ  
FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut}; 5.U4P<qS  
//Windows主函数 Mp_SL^g|  
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow) U*cWNn:."  
{ kPezR: 31  
HANDLE hMemCode; //代码段句柄 J"?jaa2~  
WORD hMemData; //相同基址的可写数据段别名 7z9[\]tt  
WORD   wOffset;   //函数偏移 jUCDf-_ m  
LPSTR lpStr; evro]&N{  
LPLONG lpLong; # |^yWw^  
char   lpNotice[96]; VdE$ig@  
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); b.mWB`59  
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); dhmrh5Uf  
wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); Np>0c -S  
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); k!ac_}&NNv  
//取与代码段有相同基址的可写数据段别名 JVq`v#8  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); PmlQW!gfBi  
lpStr=GlobalLock(hMemData); 6r}w  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); B/gI~e0  
//保存原函数要替换的头几个字节 m?O"LGBB =  
Func.bOld=*(lpStr+wOffset); x%OJ3Qjj=  
Func.lOld=*lpLong; )vy_m_f&  
*(lpStr+wOffset)=0xEA; ?a{>QyL  
*lpLong=Func.lpFarProcReplace; =g<Yi2  
GlobalUnlock(hMemData); a @i?E0Fr  
MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK); O_^ uLp  
//将保留的内容改回来 .Dt.7G  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); @X]J MicJ  
lpStr=GlobalLock(hMemData); l( uV@_3  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); )@E'yHYO>  
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld; sV-UY!   
*lpLong=Func.lOld; !WNO!S0/j  
GlobalUnlock(hMemData); |6T"T P  
MessageBox(NULL,"改回原Windows函数","提示",MB_OK); A}MF>.!}C  
return 1; 8 _|"+Ze  
} A"Sp7M[J  
&O|qx~(  
//自己的替代函数 UmOK7SPi  
qd@Fb*  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR* Bt(U,nFB  
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt) 17S<6j#H5  
{ ?X3uPj9if  
BYTE NameDot[96]= #(1R:z\:  
{ `(VVb@:o  
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20, Py~N.@(:1u  
0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40, wOrpp3I  
0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84, UjcKvF  
0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, x_OZdI  
0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00, 9B2`FJ  
0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24, s,]z6L0  
0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88, 4]m?8j) 6b  
0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20, ?RU_SCp-  
0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe, ;-d2~1$  
0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20 ]X<L~s_*  
}; =`MMB|{6  
!= u S  
HBITMAP hBitmap,hOldBitmap; Z8q*XpUH  
HDC   hMemDC; Jk,}3Cr/  
BYTE far *lpDot; Hg`2- Nl  
int   i; KK41I 8Mw  
for ( i=0;i<3;i++ ) L ]QBh\  
{ aT}?-CUxx  
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32; P/ 7aj:h~P  
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC); a.B<W9$`  
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot); {z*`* O@  
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot); BTa#}LBZ+  
hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap); &d&nsQ  
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY); eZ;DNZK av  
DeleteDC(hMemDC); W=zp:6Z~  
DeleteObject(hBitmap); 6d%)MEM  
} W kSv@Y,  
return TRUE; K?X 6@u|h  
} R\:t 73  
Rv@( [rn+  
//模块定义文件 relocate.def A =l1_8,`h  
~[`*)(4E  
NAME     RELOCATE `fUP q ;  
EXETYPE   WINDOWS am# (ms  
CODE     PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE W;ADc2#)  
DATA     PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE nCPIpw,]M  
HEAPSIZE 1024  q a}=p  
EXPORTS pb}4{]sI  
/V f L(  
五、结束语 }W$}blbp  
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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