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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 *2fJdY  
R#i`H(N  
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。 7kITssVHI  
tt CC] Q  
一、发现了什么? O\gVB!x  
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。 ;VEKrVD  
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): scTt53v^  
*CbV/j"P?  
C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v ;.<HpDfG_  
.................................. 8Q"1I7U  
F>5b[q6~4  
6 type   offset target m=Gb<)Y  
BASE   060a seg   2 offset 0000 cnRgzj<ek  
PTR   047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS x <OVtAUB  
PTR   059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES lauq(aD_C  
PTR   0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT ) mg>wv[ 7  
PTR   0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII ) g_! xD;0  
PTR   04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM ) y&eU\>M  
PTR   04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI ) d(@ ov^e-  
PTR   04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF ) Rlm28  
PTR   05f5 imp USER.430   ( LSTRCMP ) NxDVU?@p*  
PTR   04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF ) Ct zW do.  
PTR   0514 imp USER.431   ( ANSIUPPER ) &Nw|(z&$  
PTR   0523 imp USER.432   ( ANSILOWER ) cct/mX2&~  
PTR   05aa imp GDI.56     ( CREATEFONT ) ie>mOsz  
PTR   056e imp USER.433   ( ISCHARALPHA ) F-M)6&T  
PTR   05b9 imp GDI.57     ( CREATEFONTINDIRECT ) 5R%y3::$S  
PTR   057d imp USER.434   ( ISCHARALPHANUMERIC ) 1C]BaPbL  
PTR   049c imp USER.179   ( GETSYSTEMMETRICS ) Xy`'h5  
PTR   0550 imp USER.435   ( ISCHARUPPER ) QAMcI:5  
PTR   055f imp USER.436   ( ISCHARLOWER ) fC[~X[H  
PTR   0532 imp USER.437   ( ANSIUPPERBUFF ) baL<|& c  
PTR   0541 imp USER.438   ( ANSILOWERBUFF ) M _lLP8W}  
PTR   05c8 imp GDI.69     ( DELETEOBJECT ) y+V>,W)r7  
PTR   058c imp GDI.70     ( ENUMFONTS ) (<@`MPI\@  
PTR   04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE (ip3{d{CT]  
PTR   05d7 imp GDI.82     ( GETOBJECT ) jGo\_O<of  
PTR   048d imp KERNEL.74   ( OPENFILE ) G )`gn  
PTR   0460 imp GDI.91     ( GETTEXTEXTENT ) >6@,L+-6r  
PTR   05e6 imp GDI.92     ( GETTEXTFACE ) Twr,O;*u=  
PTR   046f imp GDI.350   ( GETCHARWIDTH ) uq7/G|  
PTR   0442 imp GDI.351   ( EXTTEXTOUT ) M'oZK  
PTR   0604 imp USER.471   ( LSTRCMPI ) .7:ecFKk  
PTR   04f6 imp USER.472   ( ANSINEXT ) Ul'H(eH.v  
PTR   0505 imp USER.473   ( ANSIPREV ) &p*rEs  
PTR   0424 imp USER.108   ( GETMESSAGE ) 6D`.v@  
PTR   0433 imp USER.109   ( PEEKMESSAGE ) h?} S|>9  
NR-<2 e3  
35 relocations }odjaM}5Nc  
Fg'{K%t4  
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。) }<w9Jfr"X  
第一,在数据段中,发现了重定位信息。 aGws?<1$  
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。 _JA)""l%  
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。 {ot6ssT=D  
86dz Jh  
二、Windows的模块调用机制与重定位概念 L|1~'Fz#w  
为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。 \%%M>4c  
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。 Ij XxH]2  
主要的三个模块,有如下的关系: Ol>/^3 a=  
·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。 o]&P0 b  
·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。 ^P A|RFP  
·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。 `0w!&  
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。 FFmXT/K"/j  
以GDI模块为例,运行结果如下: "A5z!6T{  
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe =^l`c$G<  
#e[r0f?U  
Exports: !YlEXaS  
}#Iqq9[  
rd seg offset name e eyZ $n  
............ wyAh%'V  
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data H`Zg-j`  
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data 9}42s+  
............ kE!ky\E  
5$X 8|Ve  
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。 qLKL*m  
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。 JRE\R&>g  
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到: r?^L/HGc  
6 type offset target HzuG- V  
A2\3.3  
.......... :b_hF  
1]A\@(  
PTR 0442 imp GDI.351 MU:v& sk  
>fkV65w{*  
.......... EQM[!g^a  
P=y1qqC  
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。 ,:V[H8 ?  
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。 `bn@;7`X  
AUfcf *  
三、动态汉化Windows原理 LfCgvq6/pO  
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。 Z[,,(M  
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? i3Xo6!Q  
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。 J*ZcZ FbWN  
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。 Bi"cWO  
)oM% N  
四、"陷阱"技术 &Wk:>9]Jrb  
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。 ORXH<;^0y  
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: ~(`MP<  
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut;  /7Q9(}  
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。 ~*~aFf5  
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: sqRvnCD!  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); E(f|LG[I  
参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。 t~qAA\p}o  
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): B2WPbox  
*(lpStr+wOffset) =0xEA; cA| n*A-j<  
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。 }wJH@'0+  
//源程序 relocate.c =Pp-9<& S  
!RjC0,  
#include <WINDOWS.H> mT;   
#include <dos.h> 8k.#4}fP  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt); U> <$p{ )  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); g"g3|$#Ej|  
typedef struct tagFUNC $H/: -v  
{ H6KBXMYO  
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址 5B3sRF}  
FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址 f Avh!g  
BYTE   bOld;     //保存原函数第一字节 )<e,-XujY  
LONG   lOld;     //保存原函数接后的四字节长值 li#ep?5h^  
}FUNC; J$`5KbT3  
FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut}; ZK<c(,oZ^  
//Windows主函数 u_o] \D~  
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow) *fLVzYpo  
{ Sg\+al7  
HANDLE hMemCode; //代码段句柄 rf!i?vAe  
WORD hMemData; //相同基址的可写数据段别名 lcfs 1].  
WORD   wOffset;   //函数偏移 EQ"+G[j~x  
LPSTR lpStr; R#rfnP >  
LPLONG lpLong; <" 0b 8 Z  
char   lpNotice[96]; #;;A~d:V  
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); 0^F!-b^z  
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); Ypinbej  
wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); WP^wNi ~>  
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); ]L3MIaO2T  
//取与代码段有相同基址的可写数据段别名 ~Ds3 -#mMy  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); i7&ay\+@  
lpStr=GlobalLock(hMemData); vSCJ xSt#e  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); )vY)Mg  
//保存原函数要替换的头几个字节 .B!  Z0  
Func.bOld=*(lpStr+wOffset); ^pqJz^PO.  
Func.lOld=*lpLong; pTH5-l_f ]  
*(lpStr+wOffset)=0xEA; hANe$10=H  
*lpLong=Func.lpFarProcReplace; g ?@fHFct  
GlobalUnlock(hMemData); '<6DLtZl  
MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK); *{O[}  
//将保留的内容改回来 ;RMevVw|  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); `1lGAKv  
lpStr=GlobalLock(hMemData); 4 lwoTGVZj  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); ( yB]$  
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld; =i},$"Bf*%  
*lpLong=Func.lOld; Lx| 0G $  
GlobalUnlock(hMemData); 4MCj*ok<  
MessageBox(NULL,"改回原Windows函数","提示",MB_OK); 0u +_D8G  
return 1; _auFt"n  
} t"vkd  
3MDs?qx>s  
//自己的替代函数 tCv}+7)   
\4O_@d`A  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR* $M$-c{>s  
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt) v]}\Ns/  
{ ~9@83Cs2  
BYTE NameDot[96]= s|k&@jH)  
{ @]Ac >&  
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20, \Qf2:[-V0  
0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40, | 3`8$-  
0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84, :BB=E'293  
0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, 3`Xzp  
0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00, ryb81.|  
0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24, !1Ht{cA0  
0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88, Q^X}7Z|T  
0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20, 7"OJ,Mx%  
0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe, Zh`[A9I/  
0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20 dk0} q6~  
}; 0g#xQzE  
v4XEp   
HBITMAP hBitmap,hOldBitmap; `v)ZOw9&  
HDC   hMemDC; `]a0z|2'!  
BYTE far *lpDot; x0lAJaG  
int   i; FuG;$';H75  
for ( i=0;i<3;i++ ) 6MLjU1  
{ m|v$F,Lv  
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32; ,wngS=  
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC); 5=8t<v1Bn  
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot); 8is QL  
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot); as@? Kv  
hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap); yD@1H(yM  
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY); {BgJ=0g?  
DeleteDC(hMemDC); #aiI]'  
DeleteObject(hBitmap); 3 rR1/\  
} ;s-@m<  
return TRUE; +=sw&DH  
} YPA$38  
:>F3es`  
//模块定义文件 relocate.def k$>5v +r0  
+,TrJg  
NAME     RELOCATE "=V!-+*@G@  
EXETYPE   WINDOWS >*Ej2ex  
CODE     PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE ,H1K sN  
DATA     PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE z[y  
HEAPSIZE 1024 Ys|SacWC  
EXPORTS 7k00lKA\w  
\[]?9Z=n  
五、结束语 p7HLSB2Rp  
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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