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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 _$'Mx'IC=  
J@GfO\ o  
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。 'iVo,m[yKU  
38m%ifh)  
一、发现了什么? NDOZ!`LqH  
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。 HEuM"2{DMM  
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): I1myuZ  
y\_S11{v  
C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v [[ e| GQ  
.................................. {a3kn\6H0  
Y1 P[^ws  
6 type   offset target :xw3b)KS  
BASE   060a seg   2 offset 0000 4{DeF@@  
PTR   047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS ya{>=  
PTR   059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES BY0|exW  
PTR   0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT ) rEhf_[Dv  
PTR   0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII ) X?6h>%) k  
PTR   04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM ) q`aY.dD=O  
PTR   04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI ) fl"y@;;#h  
PTR   04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF ) (J*w./  
PTR   05f5 imp USER.430   ( LSTRCMP ) A&P1M6Of  
PTR   04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF ) 5ZA%,pH>Jq  
PTR   0514 imp USER.431   ( ANSIUPPER ) 1qC:3 ;P  
PTR   0523 imp USER.432   ( ANSILOWER ) ~B&*7Q7  
PTR   05aa imp GDI.56     ( CREATEFONT ) 7I(t,AKJ  
PTR   056e imp USER.433   ( ISCHARALPHA ) eU koVr   
PTR   05b9 imp GDI.57     ( CREATEFONTINDIRECT ) s1vrzze  
PTR   057d imp USER.434   ( ISCHARALPHANUMERIC ) 'Y[A'.*}4  
PTR   049c imp USER.179   ( GETSYSTEMMETRICS ) ]VWfdG  
PTR   0550 imp USER.435   ( ISCHARUPPER ) cU*lB!  
PTR   055f imp USER.436   ( ISCHARLOWER ) /Tj"Fl\h  
PTR   0532 imp USER.437   ( ANSIUPPERBUFF ) VK'T[5e  
PTR   0541 imp USER.438   ( ANSILOWERBUFF ) =$8@JF'  
PTR   05c8 imp GDI.69     ( DELETEOBJECT ) B#aH\$_U  
PTR   058c imp GDI.70     ( ENUMFONTS ) (b%y$D  
PTR   04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE 0sd-s~;  
PTR   05d7 imp GDI.82     ( GETOBJECT ) ]zyX@=mM  
PTR   048d imp KERNEL.74   ( OPENFILE ) >C3NtGvy  
PTR   0460 imp GDI.91     ( GETTEXTEXTENT ) z9 w&uZzi  
PTR   05e6 imp GDI.92     ( GETTEXTFACE ) s$Zq/l$1x  
PTR   046f imp GDI.350   ( GETCHARWIDTH ) v'Vt .m&9&  
PTR   0442 imp GDI.351   ( EXTTEXTOUT ) D4q >R;  
PTR   0604 imp USER.471   ( LSTRCMPI ) ChTXvkdH  
PTR   04f6 imp USER.472   ( ANSINEXT ) )M'UASB;8  
PTR   0505 imp USER.473   ( ANSIPREV ) #jZ@l3  
PTR   0424 imp USER.108   ( GETMESSAGE ) `<J#l;y  
PTR   0433 imp USER.109   ( PEEKMESSAGE ) cVay=5].  
8*yo7q&  
35 relocations lKEX"KQ!  
`x} Dk<HF  
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。) b(RB G  
第一,在数据段中,发现了重定位信息。 C4{\@v}t  
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。 XocsSs  
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。 =dM.7$6) R  
NQC3!=pQ}Y  
二、Windows的模块调用机制与重定位概念 _(6`{PWY  
为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。 GVG!sM mnX  
Windows的运行分实模式、标准模式和增强模式三种,虽然这几种模式各不相同,但其核心模块的调用关系却是完全一致的。 (a `FS,M  
主要的三个模块,有如下的关系: 85D^@{  
·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。 f<89$/w  
·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。 k(EMp1[:nN  
·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。 W7L+8LU;  
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。 &Vt2be*  
以GDI模块为例,运行结果如下: !7*(!as  
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe -|}%~0)/bH  
BR36}iS;V  
Exports: st?gA"5w  
7]|zkjgI  
rd seg offset name > BNw  
............ `l/:NF  
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data s>|Z7[*  
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data QqtC`H\  
............ ATXF,o1  
z2w;oM$g  
至此,读者已能从Windows纷繁复杂的系统中理出一些头续来。下面,再引入一个重要概念——重定位。 MZ|\S/  
一个Windows执行程序对调用API函数或对其它动态库的调用,在程序装入内存前,都是一些不能定位的动态链接;当程序调入内存时,这些远调用都需要重新定位,重新定位的依据就是重定位表。在Windows执行程序(包括动态库)的每个段后面,通常都跟有这样一个重定位表。重定位包含调用函数所在模块、函数序列号以及定位在模块中的位置。 (=1q!c`  
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到: )N(9pnyZH  
6 type offset target 7DtIVMiK  
1E8H%2$ V  
.......... N = LM?(H  
bj@xqAGl  
PTR 0442 imp GDI.351 FY]pv6@  
=}JBA>q(  
.......... P:sAqvH6  
XRa(sXA3  
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。 =<{h^-j;a  
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。 n]+.  
EeCFII  
三、动态汉化Windows原理 ~,ynJ]_aJB  
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。 qZaO&"q  
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? S%kS#U${|  
因而,我们可以得出这样的结论:在自己的模块中重新编写涉及文字显示、输入的多个函数,然后,将Windows中对这些函数的引用,改向到自己的这些模块中来。修改哪些函数才能完成汉化,这需要深入分析Windows的内部结构,但CHINESE.DLL已明确无误地告诉了我们,在其数据段的重定位表中列出的引用函数,正是CStar修改了的Windows函数!为了验证这一思路, 我们利用RichWin作一核实。 0G5'Y;8  
用EXEHDR分析GDI.EXE,得出ExtTextOut函数在GDI的第一代码段6139H偏移处(不同版本的Windows其所在代码段和偏移可能不一样)。然后,用HelpWalk(也是Microsoft Visual C+ +开发工具中的一个)检查GDI的Code1段,6139H处前5个字节是 B8 FF 05 45 55,经过运行Ri chWin 4.3 for Internet后,再查看同样的地方,已改为 EA 08 08 8F 3D。其实反汇编就知道,这5个字节就是 Jmp 3D8F:0808,而句柄为0x3D8F的模块,用HelpWalk能观察正是RichWin 的WSENGINE.DLL的第一代码段( 模块名为TEXTMAN)。而偏移0808H处 B8 B7 3D 45 55 8B E C 1E,正是一个函数起始的地方,这实际上就是RichWin所重改写的ExtTextOut函数。退出Ri chWin后,再用HelpWalk观察GDI的Code1代码段,一切又恢复正常!这与前面的分析结论完全吻合!那么,下一个关键点就是如何动态修改Windows的函数代码,也就是汉化Windows的核心——"陷阱"技术。 kMy<G8 s  
fk>l{W}e)  
四、"陷阱"技术 {h#6z>p"u2  
讨论"陷阱"技术,还要回到前面的两个发现。发现之二,已能解释为修改的Windows函数,而发现之一却仍是一个迷。 ~r<p@k=.#0  
数据段存放的是变量及常量等内容,如果这里面包含有重定位信息,那么,必定要在变量说明中将函数指针赋给一个FARPROC类型的变量,于是,在变量说明中写下: 2FGx _ Y  
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut; M>T[!*nTj  
果然,在自己程序的数据段中也有了重定位信息。这样,当程序调入内存时,变量FarPro cFunc已是函数ExtTextOut的地址了。 .Gh%p`<  
要直接修改代码段的内容,还遇到一个难题,就是代码段是不可改写的。这时,需要用到一个未公开的Windows函数AllocCStoDSAlias,取得与代码段有相同基址的可写数据段别名, 其函数声明为:  ="\*h(  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); Q',m{;;  
参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。 iJ)0Y~  
Windows中函数地址是32位,高字节是其模块的内存句柄,低字节是函数在模块内的偏移。将得到的可写数据段别名句柄锁定,再将函数偏移处的5个字节保留下来,然后将其改为转向替代函数(用 EA Jmp): d$K=c1  
*(lpStr+wOffset) =0xEA; XLm@etf  
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。 7 _g+^e-"  
//源程序 relocate.c 9? 2  
vU!8`x)  
#include <WINDOWS.H> s~J=<)T*6  
#include <dos.h> 'wZ_4XjD  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt); 7^MX l  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); ` W4dx&  
typedef struct tagFUNC .x}gg\  
{ !v9lk9SV  
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址 LkBZlh_  
FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址 .:y5U}vR  
BYTE   bOld;     //保存原函数第一字节 s<vs:jna  
LONG   lOld;     //保存原函数接后的四字节长值 \dcdw* v@  
}FUNC; S`iR9{+&  
FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut}; KE.Dt  
//Windows主函数 #Qh>z%Mn^3  
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow) & Kmy}q  
{ Es.nHN^]%K  
HANDLE hMemCode; //代码段句柄 c@R; /m:R  
WORD hMemData; //相同基址的可写数据段别名 5G(E&>~  
WORD   wOffset;   //函数偏移 c?K~/bx.  
LPSTR lpStr; uWjU OJEe  
LPLONG lpLong; ~W03{9(Vp8  
char   lpNotice[96]; 8IGt4UF&?  
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); WUEHB  
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); -M4p\6)Ge  
wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); $`ztiVu3  
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); T3N"CUk  
//取与代码段有相同基址的可写数据段别名 pQWHG#?7  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); 3yV'XxC  
lpStr=GlobalLock(hMemData); 9+qOP>m   
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); sx 9uV  
//保存原函数要替换的头几个字节 >w|*ei:@S  
Func.bOld=*(lpStr+wOffset); p&N#_dmlH  
Func.lOld=*lpLong;  8=;k"  
*(lpStr+wOffset)=0xEA; OH6^GPF6  
*lpLong=Func.lpFarProcReplace; ^Q.,\TL01  
GlobalUnlock(hMemData); #0"~G][#  
MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK); N|:'XwL  
//将保留的内容改回来  L}%dCe  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); u[oUCTY  
lpStr=GlobalLock(hMemData); p_2pU)%  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); g(hOg~S\E  
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld; 1|| +6bRP  
*lpLong=Func.lOld; SJ?)%[(T  
GlobalUnlock(hMemData); Ev9 >@~^  
MessageBox(NULL,"改回原Windows函数","提示",MB_OK); : c.JhE3D  
return 1; 9YN?  
} 3x@<Z68S  
pyZ9OA!PD  
//自己的替代函数 K'5'}Lb5k  
gTf|^?vd  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR* <a^Oj LLU  
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt) kkCZNQ~I  
{ r[txlQI9  
BYTE NameDot[96]= !>$4]FkV  
{ 4QHS{tj  
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20, /JJw 6[ N  
0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40, _5Bcwa/  
0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84, g);^NAA  
0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, \2C`<h$fN  
0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00, {QAv~S>4  
0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24, 5F"|E-;  
0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88, M8&}j  
0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20, 4Xj4|Rw%  
0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe, #qBr/+b  
0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20 XMIbUbU k-  
}; hT g<*  
*Zk>2<^R  
HBITMAP hBitmap,hOldBitmap; XXZaKgsq  
HDC   hMemDC; / |r'  
BYTE far *lpDot; fwR_OB: $  
int   i; 3VO2,PCZ  
for ( i=0;i<3;i++ ) =+:{P?*}  
{ YIRZ+H<Q  
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32; xw5d|20b  
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC); K5>p89mZ  
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot); friWW ^  
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot); {Ro2ouQ!V  
hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap); N2r/ho}8  
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY); N "tFP9;K  
DeleteDC(hMemDC); @$^bMIj@W  
DeleteObject(hBitmap); ZUm?*.g\^  
}  uF|3/x=  
return TRUE; XN=67f$Hw  
} HSUI${<  
d[^KL;b?6  
//模块定义文件 relocate.def 5 |0,X<&  
))kF<A_MK  
NAME     RELOCATE 4S"\~><  
EXETYPE   WINDOWS Rk<@?(l!6x  
CODE     PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE olB)p$aH#  
DATA     PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE 96cJ8I8  
HEAPSIZE 1024  5^<h}u9  
EXPORTS ia&AW  
2,2Z`X  
五、结束语 8I20*#  
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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