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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 &0Wv+2l @  
H5^ 'J`0\  
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。 3~a!h3.f  
J@p[v3W  
一、发现了什么? /NMd GKr  
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。 BT`D|<  
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): MFiX8zwhx+  
|v[{k>7f  
C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v % 89f<F\V  
.................................. ;}=v|Dr&I.  
A4Q8^^byY  
6 type   offset target **fJAANc  
BASE   060a seg   2 offset 0000 cl^wLC'o  
PTR   047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS EG@*J*|S  
PTR   059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES aoI{<,(  
PTR   0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT ) P `T&zK  
PTR   0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII ) GT|=Apnwr%  
PTR   04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM ) "Z&{  
PTR   04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI ) fC&Egy  
PTR   04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF ) PG&@.KY  
PTR   05f5 imp USER.430   ( LSTRCMP ) y9pQ1H<F;  
PTR   04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF ) /".+OpL  
PTR   0514 imp USER.431   ( ANSIUPPER ) k8 ,.~HkU  
PTR   0523 imp USER.432   ( ANSILOWER ) d]0fgwwGC  
PTR   05aa imp GDI.56     ( CREATEFONT ) az?B'|VX  
PTR   056e imp USER.433   ( ISCHARALPHA ) QVb @/  
PTR   05b9 imp GDI.57     ( CREATEFONTINDIRECT ) 6EGh8H f  
PTR   057d imp USER.434   ( ISCHARALPHANUMERIC ) ~ 9^1m  
PTR   049c imp USER.179   ( GETSYSTEMMETRICS ) D(@#Gd\Z@  
PTR   0550 imp USER.435   ( ISCHARUPPER ) t?QR27cs$  
PTR   055f imp USER.436   ( ISCHARLOWER ) ,Hch->?Og  
PTR   0532 imp USER.437   ( ANSIUPPERBUFF ) jF_K*:gQ  
PTR   0541 imp USER.438   ( ANSILOWERBUFF ) aVM@^n  
PTR   05c8 imp GDI.69     ( DELETEOBJECT ) K /g\x0  
PTR   058c imp GDI.70     ( ENUMFONTS ) ,*@m<{DX)  
PTR   04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE kJZBQ<^  
PTR   05d7 imp GDI.82     ( GETOBJECT ) HZkC3$  
PTR   048d imp KERNEL.74   ( OPENFILE ) Ac^}wXp  
PTR   0460 imp GDI.91     ( GETTEXTEXTENT ) _F;(#D  
PTR   05e6 imp GDI.92     ( GETTEXTFACE ) FC.y%P,  
PTR   046f imp GDI.350   ( GETCHARWIDTH ) _udH(NC  
PTR   0442 imp GDI.351   ( EXTTEXTOUT ) B&O931E7  
PTR   0604 imp USER.471   ( LSTRCMPI ) m%qah>11  
PTR   04f6 imp USER.472   ( ANSINEXT ) ^z "90-V^  
PTR   0505 imp USER.473   ( ANSIPREV ) hz>&E,<8q  
PTR   0424 imp USER.108   ( GETMESSAGE ) _;G"{e.=  
PTR   0433 imp USER.109   ( PEEKMESSAGE ) & WYIfx{  
}f;Zx)!  
35 relocations UqsVqi h(  
z X2BJ  
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。) (`<l" @:_*  
第一,在数据段中,发现了重定位信息。 N$6Rg1  
第二,这些重定位信息提示的函数,全都与文字显示输出和键盘、字符串有关。也就是说汉化Windows,必须修改这些函数。 6}K|eUak/  
在这非常特殊的地方,隐藏着什么呢?毋庸置疑,这与众不同的两点,对打开"陷阱"技术之门而言,不是金钥匙,也是敲门砖。 WG1Uv PK  
Z>wg o@z%  
二、Windows的模块调用机制与重定位概念 <6Y o%xt  
为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。 ppM d  
Windows的运行分实模式、标准模式和增强模式三种,虽然这几种模式各不相同,但其核心模块的调用关系却是完全一致的。 fY}e.lD  
主要的三个模块,有如下的关系: PHyS^J`  
·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。 !D7/Ja  
·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。 0^? 3hK  
·USER是Windows用户接口服务模块,它依赖于KERNEL、GDI模块及设备驱动程序等所有模块。 =xS(Er`r  
这三个模块,实际上就是Windows的三个动态链接库。KERNEL有三种系统存在形式:Kern el.exe(实模式)、Krnl286.exe(标准模式)、Krnl386.exe(386增强模式);GDI模块是Gdi.ex e;USER模块是User.exe。虽然文件名都以EXE为扩展名,但它们实际都是动态链接库。同时,几乎所有的API函数都隐藏在这三个模块中。用EXEHDR对这三个模块分析,就可列出一大堆大家所熟悉的Windows API函数。 n^UrHHOL  
以GDI模块为例,运行结果如下: iKv{)5  
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe /H:'(W_b;  
,}=x8Xxr  
Exports: )67Kd]  
BBnj}XP*4  
rd seg offset name /IxMRi=  
............ 4["$}O5  
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data DHaSBk  
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data HZ>Xm6DnC5  
............ +s V$s]U  
I8Y[d$z  
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。 2(\~z@g  
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。 sc@v\J;k  
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到: s~6?p% 2]  
6 type offset target Hd U1gV>  
DCACj-f  
.......... `2o/W]SSk  
F7E #x  
PTR 0442 imp GDI.351 ";J1$a  
7;dV]N  
.......... {[m %1O1  
94 H\,}i 8  
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。 JY"<b6C^  
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。 Ja4O*C<  
THi*'D/  
三、动态汉化Windows原理 smoz5~  
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。 N>z_uPy{A  
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? zRx-xWo  
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。 [@eNb^ R  
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。 pa~.[cBI  
B+ud-M0  
四、"陷阱"技术 $-|`#|CBd  
讨论"陷阱"技术,还要回到前面的两个发现。发现之二,已能解释为修改的Windows函数,而发现之一却仍是一个迷。 VuN= JX  
数据段存放的是变量及常量等内容,如果这里面包含有重定位信息,那么,必定要在变量说明中将函数指针赋给一个FARPROC类型的变量,于是,在变量说明中写下: yxf|Njo0  
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut; ^*C8BzcH  
果然,在自己程序的数据段中也有了重定位信息。这样,当程序调入内存时,变量FarPro cFunc已是函数ExtTextOut的地址了。 exiCy 1[+  
要直接修改代码段的内容,还遇到一个难题,就是代码段是不可改写的。这时,需要用到一个未公开的Windows函数AllocCStoDSAlias,取得与代码段有相同基址的可写数据段别名, 其函数声明为: ' &^:@V  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); od"Oq?~/t  
参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。 /VgA}[%y  
Windows中函数地址是32位,高字节是其模块的内存句柄,低字节是函数在模块内的偏移。将得到的可写数据段别名句柄锁定,再将函数偏移处的5个字节保留下来,然后将其改为转向替代函数(用 EA Jmp): Sy6Y3 ~7  
*(lpStr+wOffset) =0xEA; 63#Sf$p{v  
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。 9*h?g+\  
//源程序 relocate.c +?),BRCce  
P 5yS`v$@  
#include <WINDOWS.H> n-be8p)-  
#include <dos.h> u}W R1u [  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt); 9KN75<n  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); X2 c<.  
typedef struct tagFUNC +H,/W_/g  
{ EJ`JN|,M  
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址 V:4]]z L}  
FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址 ?lKFcm  
BYTE   bOld;     //保存原函数第一字节 Qr6[h!  
LONG   lOld;     //保存原函数接后的四字节长值 z4D[>2*  
}FUNC; G1K5J`"*  
FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut}; Wsyq  
//Windows主函数 x{`>Il  
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow) bF;g.-.2  
{ +!\$SOaR{  
HANDLE hMemCode; //代码段句柄 R3`!Xj#&M  
WORD hMemData; //相同基址的可写数据段别名 )@Fuw*  
WORD   wOffset;   //函数偏移 8%S5Fc #am  
LPSTR lpStr; tY-{uHW&h  
LPLONG lpLong; &> tmzlww  
char   lpNotice[96]; 8  ;y N  
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); ijOUv6=-  
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); l`G .lM(  
wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); ak 94"<p  
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); J+r\EN^9  
//取与代码段有相同基址的可写数据段别名 MDGD*Qn~  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); QCIH1\`jW  
lpStr=GlobalLock(hMemData); ~mP#V  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); x9)^0Hbo  
//保存原函数要替换的头几个字节 y=_8ae}aD~  
Func.bOld=*(lpStr+wOffset); 78&jaw*1A  
Func.lOld=*lpLong; 'gHa3:US  
*(lpStr+wOffset)=0xEA; JE9SPFQx9M  
*lpLong=Func.lpFarProcReplace; DUUQz:?{J  
GlobalUnlock(hMemData); 3e+ Ih2  
MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK); d%FD =wm  
//将保留的内容改回来 N=]2vyh  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); #q 'J`BC  
lpStr=GlobalLock(hMemData); atR WKsY<  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); 7t &KKKV  
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld; Hg(%g T  
*lpLong=Func.lOld; 0\*[7!`s  
GlobalUnlock(hMemData); sDA&U9;  
MessageBox(NULL,"改回原Windows函数","提示",MB_OK); .\K0+b;  
return 1; #/a>dK  
} W9nmTz\8  
Goa0OC,  
//自己的替代函数 D=uU:7m  
EUZ#o\6  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR* {WfZE&B  
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt) q ^NI  
{ SC/|o  
BYTE NameDot[96]= e=S51q_0  
{ :!H]gC 4  
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20, 3m:[o`L  
0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40, }{/3yXk[G  
0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84, YBb%D  
0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, @k~'b  
0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00, uf4C+ci  
0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24, 32j@6!  
0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88, w ryjs!  
0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20, '}3@D$YiM%  
0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe, z2p@d1  
0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20  n aE;f)  
}; &} %rZU  
E{+V_.tlu  
HBITMAP hBitmap,hOldBitmap; w$%d"Jm#X  
HDC   hMemDC; g*]Gc%  
BYTE far *lpDot; }Jfi"L  
int   i; Ch;C\H:X  
for ( i=0;i<3;i++ ) 8Ac5K!  
{ KtH-QQDluj  
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32; n HiE$Y  
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC); $}kT )+K  
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot); =To}yJ#  
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot); 0G@sj7)]  
hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap); h2M>4c  
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY); !##OQ  
DeleteDC(hMemDC); 7&-i :2  
DeleteObject(hBitmap); RE~:+.eB  
} cVCylR U"  
return TRUE; rq=D[vX\N(  
}  5`];[M9  
?}<4LK]  
//模块定义文件 relocate.def q=Cc2|Ve  
mFoE2?Y  
NAME     RELOCATE 8&T6  
EXETYPE   WINDOWS 8)n799<.  
CODE     PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE 6, =oTmFP  
DATA     PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE NJ" d`  
HEAPSIZE 1024 R Ptc \4  
EXPORTS zg)-RCG  
7ip$#pzo  
五、结束语 ig:E` Fe@  
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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