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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 n/3gx4.g  
hA81(JWG  
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。 H.ZmLB  
,~_)Cf#CB  
一、发现了什么? F+@E6I'g  
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。 a+CHrnU\;  
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): $*{$90 Q  
g(0 |p6R  
C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v @9QtK69  
.................................. Bjz\L0d  
n_n0Q}du  
6 type   offset target hC.7Z]  
BASE   060a seg   2 offset 0000 <E|K<}W#  
PTR   047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS bTn7$EG  
PTR   059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES L:y} L  
PTR   0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT ) syYg, G[  
PTR   0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII ) Hop$w  
PTR   04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM ) <4W"ne28  
PTR   04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI ) AE)<ee%\\  
PTR   04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF ) m$xyUv1  
PTR   05f5 imp USER.430   ( LSTRCMP ) xwj%X%2  
PTR   04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF ) dsP1Zq  
PTR   0514 imp USER.431   ( ANSIUPPER ) y/m^G=Q6g#  
PTR   0523 imp USER.432   ( ANSILOWER )  |Aw(v6  
PTR   05aa imp GDI.56     ( CREATEFONT ) ,Jf)A/_  
PTR   056e imp USER.433   ( ISCHARALPHA ) d/GP.d  
PTR   05b9 imp GDI.57     ( CREATEFONTINDIRECT ) J(\"\Z  
PTR   057d imp USER.434   ( ISCHARALPHANUMERIC ) "b!QE2bRO  
PTR   049c imp USER.179   ( GETSYSTEMMETRICS ) Lj$yGdK<  
PTR   0550 imp USER.435   ( ISCHARUPPER ) C'hI{4@P  
PTR   055f imp USER.436   ( ISCHARLOWER ) _|ucC$*  
PTR   0532 imp USER.437   ( ANSIUPPERBUFF ) WRJ+l_81  
PTR   0541 imp USER.438   ( ANSILOWERBUFF ) ?zKVXK7}0  
PTR   05c8 imp GDI.69     ( DELETEOBJECT ) nzTzc5 w  
PTR   058c imp GDI.70     ( ENUMFONTS ) w49Wl>M  
PTR   04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE 8E/]k\  
PTR   05d7 imp GDI.82     ( GETOBJECT ) SrN;S kS  
PTR   048d imp KERNEL.74   ( OPENFILE ) Es kh=xA {  
PTR   0460 imp GDI.91     ( GETTEXTEXTENT ) ZpHT2-baVe  
PTR   05e6 imp GDI.92     ( GETTEXTFACE ) G^F4c{3c~  
PTR   046f imp GDI.350   ( GETCHARWIDTH ) FhZ&^.:  
PTR   0442 imp GDI.351   ( EXTTEXTOUT ) W9?Yzl  
PTR   0604 imp USER.471   ( LSTRCMPI ) <4y1[/S  
PTR   04f6 imp USER.472   ( ANSINEXT ) -0Q:0wU  
PTR   0505 imp USER.473   ( ANSIPREV ) 0:**uion  
PTR   0424 imp USER.108   ( GETMESSAGE ) 7;C9V`  
PTR   0433 imp USER.109   ( PEEKMESSAGE ) hltH{4  
Lrz>0_Q  
35 relocations .BXZ\r`  
ctOC.  
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。) !UD62yw~  
第一,在数据段中,发现了重定位信息。 zVs_|x="  
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。 Hi{c[;  
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。 )@3ce'  
QJo)  
二、Windows的模块调用机制与重定位概念 Xu$xO(  
为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。 -pj&|< h+9  
Windows的运行分实模式、标准模式和增强模式三种,虽然这几种模式各不相同,但其核心模块的调用关系却是完全一致的。 2F3IC  
主要的三个模块,有如下的关系: Mz<4P3"H  
·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。 mj<(qZh  
·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。 {W }.z  
·USER是Windows用户接口服务模块,它依赖于KERNEL、GDI模块及设备驱动程序等所有模块。 %#NaM\=8v  
这三个模块,实际上就是Windows的三个动态链接库。KERNEL有三种系统存在形式:Kern el.exe(实模式)、Krnl286.exe(标准模式)、Krnl386.exe(386增强模式);GDI模块是Gdi.ex e;USER模块是User.exe。虽然文件名都以EXE为扩展名,但它们实际都是动态链接库。同时,几乎所有的API函数都隐藏在这三个模块中。用EXEHDR对这三个模块分析,就可列出一大堆大家所熟悉的Windows API函数。 sb_>D`>  
以GDI模块为例,运行结果如下:  `-4c}T  
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe HB\y [:E  
WZRrqrjq  
Exports: A~-e?.  
K$Y!d"D  
rd seg offset name g!7/iKj:  
............ FpfOxF6A3  
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data 7I`e5\ u  
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data q+t*3;X.  
............ m4ovppC  
'oHtg @  
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。  KEsMes(*  
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。 xrO:Y!C?  
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到: c\.4I4uy  
6 type offset target [e ;K$  
SMgf(N3]  
.......... >i]r,j8!  
!:`QX\Ux  
PTR 0442 imp GDI.351 B{QY-F~  
&oYX093di  
.......... /g'F+{v  
hH{&k>  
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$f.&<>T  
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。 %\[LM$f{z  
R |8)iW^  
三、动态汉化Windows原理 Hbx=vLQ6  
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。 b}o^ ?NtA  
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? 6+FmYp  
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。 mN_RB{g{  
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。 6{}]QvR  
I2%{6g@  
四、"陷阱"技术 Z KnEg2a  
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。 eUVE8pZl  
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: F)lDK.  
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut; rjQV;kX>  
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。 &~G>pvZ  
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: \x)T_]Gcm  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); zXvAW7  
参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。 ;-@^G 3C:  
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): w^NE`4 -  
*(lpStr+wOffset) =0xEA; `>'E4z]-_  
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。  HlPf   
//源程序 relocate.c N(]6pG=  
LwkZ(Tt  
#include <WINDOWS.H> I 8`@Srw8  
#include <dos.h> MH`f!%c  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt); EdE,K1gD  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); >I8R[@  
typedef struct tagFUNC qWtvo';3  
{ 5>"$95D  
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址 xgL*O>l)  
FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址 @1gX>!  
BYTE   bOld;     //保存原函数第一字节 U9IN#;W  
LONG   lOld;     //保存原函数接后的四字节长值 Gu|}ax"  
}FUNC; me$ 7\B;wy  
FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut}; :^1 Xfc"  
//Windows主函数 jUZ84Gm{  
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow)  _*9eAeJ  
{ XJC|6"n  
HANDLE hMemCode; //代码段句柄 PR{?l  
WORD hMemData; //相同基址的可写数据段别名 &voyEvX/S  
WORD   wOffset;   //函数偏移 wvcG <sj  
LPSTR lpStr; ; @-7'%(C  
LPLONG lpLong; 2ME3=C  
char   lpNotice[96]; #)hM]=,e  
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); |JSj<~1ki  
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); L/"XIMI*Xg  
wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); ;a XcGa  
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); >"{3lDyq-  
//取与代码段有相同基址的可写数据段别名 Qy*`s  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); !CTchk<{(  
lpStr=GlobalLock(hMemData); I/<aY*R4  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); 55 Y BO$  
//保存原函数要替换的头几个字节 dMQtW3stY  
Func.bOld=*(lpStr+wOffset); ((N<2G)  
Func.lOld=*lpLong; C\j|+s  
*(lpStr+wOffset)=0xEA; c# U!Q7J  
*lpLong=Func.lpFarProcReplace; ^|Of  
GlobalUnlock(hMemData); &o= #P2Qd  
MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK); 5<GC  
//将保留的内容改回来 =" #O1$  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); V"#ie Y n  
lpStr=GlobalLock(hMemData); ),mKEpf  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); +tkDT@ `  
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld; ,sn ?V~)  
*lpLong=Func.lOld; BEx? bf@|]  
GlobalUnlock(hMemData); dG'aJQw  
MessageBox(NULL,"改回原Windows函数","提示",MB_OK); H.hF`n  
return 1; >>Z.]  
} PR|F-/o  
fDNiU"  
//自己的替代函数 vtKQvQ  
`-"2(Gp  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR* _)yn6M'Dt  
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt) vXAO#'4tm%  
{ 6UG7lH!M  
BYTE NameDot[96]= 7MZBU~,r  
{ "H" 4(3  
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20, ;x$,x-  
0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40, WOrz7x  
0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84, )AEJ` xC  
0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, x?9rT 0D  
0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00, <3m_} =\  
0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24, M^AwOR7<  
0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88, %# ?)+8"l  
0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20, ?]]> WP  
0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe, R7r` (c!  
0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20 HJo&snT3  
}; -uIu-a]  
3'}(:X(  
HBITMAP hBitmap,hOldBitmap;  SS[jk  
HDC   hMemDC; zp:kdN7!^  
BYTE far *lpDot; X9K@mX  
int   i; T ]hVO'z  
for ( i=0;i<3;i++ ) /X~l%Xm  
{ F"1)y>2k  
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32; P%A;EF~ v  
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC); c3W9"  
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot); y4PR&^l?g  
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot); Z,^`R] 9  
hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap); OS;qb:;  
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY); e;GLPB   
DeleteDC(hMemDC); 26.),a  
DeleteObject(hBitmap); \1cay#X  
} ig5 d-A  
return TRUE; 'G;y!<a  
} 9E5Ec~l  
3gV 17a  
//模块定义文件 relocate.def wmAZ {  
 $A]2Iw!&  
NAME     RELOCATE 18f!k  
EXETYPE   WINDOWS : W6`{Z  
CODE     PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE 5ltEnvN  
DATA     PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE dQT A^m  
HEAPSIZE 1024 {}kE=L5  
EXPORTS AE?MEag  
2#1"(m{  
五、结束语 Ri=:=oF(  
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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