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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 cA+O]",}  
Dn;$4Dak(  
四通利方(RichWin)、中文之星(CStar)是大家广为熟知的汉化Windows产品,"陷阱"技术即动态修改Windows代码,一直是其对外宣称的过人技术。本文从Windows的模块调用机制与重定位概念着手,介绍了"陷阱"技术的实现,并给出了采用"陷阱"技术动态修改Windows代码的示例源程序。 )`m/vYKWL  
U9q6m3#$  
一、发现了什么? `V Rt{p  
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。 =]sM,E,n  
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): n UD;y}}n  
w;T?m,"  
C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v ~ponYc.Y  
.................................. .BZ3>]F3<  
{`[u XH?3d  
6 type   offset target z)p p{  
BASE   060a seg   2 offset 0000 rh(77x1|(G  
PTR   047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS `~ R%}ID  
PTR   059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES M{U7yE6*j*  
PTR   0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT ) eX{Tyd{  
PTR   0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII ) u_ym=N57`  
PTR   04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM ) %ZZW p%uf  
PTR   04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI ) k+Ay^i}s.  
PTR   04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF ) +?bOGUik  
PTR   05f5 imp USER.430   ( LSTRCMP ) VXu1Y xY  
PTR   04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF ) >J@hqW  
PTR   0514 imp USER.431   ( ANSIUPPER ) }9(:W</}  
PTR   0523 imp USER.432   ( ANSILOWER ) a(eUdGJ  
PTR   05aa imp GDI.56     ( CREATEFONT ) 1V2"sE  
PTR   056e imp USER.433   ( ISCHARALPHA ) wqf^n-Ze  
PTR   05b9 imp GDI.57     ( CREATEFONTINDIRECT ) sVT\e*4m}  
PTR   057d imp USER.434   ( ISCHARALPHANUMERIC ) gA:N>w&<X  
PTR   049c imp USER.179   ( GETSYSTEMMETRICS ) %!Ak]|[7  
PTR   0550 imp USER.435   ( ISCHARUPPER ) P 4jg]g  
PTR   055f imp USER.436   ( ISCHARLOWER ) 4 O~zkg  
PTR   0532 imp USER.437   ( ANSIUPPERBUFF ) wLH[rwPr  
PTR   0541 imp USER.438   ( ANSILOWERBUFF ) !4!Y~7sI"\  
PTR   05c8 imp GDI.69     ( DELETEOBJECT ) [ncOtDE  
PTR   058c imp GDI.70     ( ENUMFONTS )  Q ,)}t  
PTR   04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE Nn|~ :9#  
PTR   05d7 imp GDI.82     ( GETOBJECT ) %NfbgJcL_  
PTR   048d imp KERNEL.74   ( OPENFILE ) s4Z5t$0|  
PTR   0460 imp GDI.91     ( GETTEXTEXTENT ) }\)O1  
PTR   05e6 imp GDI.92     ( GETTEXTFACE ) Wq]Lb:&{a  
PTR   046f imp GDI.350   ( GETCHARWIDTH ) "]D2}E>U;  
PTR   0442 imp GDI.351   ( EXTTEXTOUT ) 6/eh~ME=  
PTR   0604 imp USER.471   ( LSTRCMPI ) L&SlUXyt.c  
PTR   04f6 imp USER.472   ( ANSINEXT )  -!z,t7!  
PTR   0505 imp USER.473   ( ANSIPREV ) 0 6S-3bis  
PTR   0424 imp USER.108   ( GETMESSAGE ) 66l$}+|Zzc  
PTR   0433 imp USER.109   ( PEEKMESSAGE ) xk8P4`;d$  
&+V|Ldh  
35 relocations /I3>u  
Q[N6#C:(4  
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。) dzPwlCC%-  
第一,在数据段中,发现了重定位信息。 9hIcnPu  
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。 `l8^n0-  
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。 Upkw.`D`  
6@@J>S>  
二、Windows的模块调用机制与重定位概念 H{3A6fb<  
为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。 :If1zB)  
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。  7ehs+GI  
主要的三个模块,有如下的关系: F82_#|kpS  
·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。 RtVG6'Y  
·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。 6Q.6  
·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。 5%n  
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。 {`vv-[j|  
以GDI模块为例,运行结果如下: 8_@#5  
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe hE"a(i  
_PeBV<  
Exports: NbtNu$%t  
O7z -4r  
rd seg offset name F7zBm53  
............ G&/RJLX|w  
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data l|P(S(ikh  
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data HO(9 )sK  
............ U^$o< 2  
*@2?_b}A ^  
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。 m# ]VdO'f  
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。 E#=slj @  
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到: 8s_'tw/{  
6 type offset target `kd P)lI `  
3tlA! e  
.......... *MFsq}\ $  
O67.DEu^  
PTR 0442 imp GDI.351 '8 ~E  
 D|[~Py  
.......... yF}l.>7D  
Qr4c':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。 Dog Tj  
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。 K XP^F6@l  
v]tbs)x;h  
三、动态汉化Windows原理 k]=Yi;  
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。 O)qedy*&  
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? k%?fy  
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。 jc|"wN]  
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。 G#&R/Tc5N  
:b&O{>M]Y  
四、"陷阱"技术 ~97T0{E3  
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。 p}j$p'D.RI  
数据段存放的是变量及常量等内容,如果这里面包含有重定位信息,那么,必定要在变量说明中将函数指针赋给一个FARPROC类型的变量,于是,在变量说明中写下: h4 s!VK1X  
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut; tU02t#8  
果然,在自己程序的数据段中也有了重定位信息。这样,当程序调入内存时,变量FarPro cFunc已是函数ExtTextOut的地址了。 (0Xgv3wd  
要直接修改代码段的内容,还遇到一个难题,就是代码段是不可改写的。这时,需要用到一个未公开的Windows函数AllocCStoDSAlias,取得与代码段有相同基址的可写数据段别名, 其函数声明为: {[ j+ y  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); c:Tw.WA  
参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。 fCL5Et  
Windows中函数地址是32位,高字节是其模块的内存句柄,低字节是函数在模块内的偏移。将得到的可写数据段别名句柄锁定,再将函数偏移处的5个字节保留下来,然后将其改为转向替代函数(用 EA Jmp): VQ/<MY C  
*(lpStr+wOffset) =0xEA; 1YmB2h[Z  
四通利方(RichWin)、中文之星(CStar)是大家广为熟知的汉化Windows产品,"陷阱"技术即动态修改Windows代码,一直是其对外宣称的过人技术。本文从Windows的模块调用机制与重定位概念着手,介绍了"陷阱"技术的实现,并给出了采用"陷阱"技术动态修改Windows代码的示例源程序。 VemgG)\  
//源程序 relocate.c _ FcfNF  
Htseu`>_$  
#include <WINDOWS.H> %.kJ@@_e  
#include <dos.h> <j93   
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt); FfnW  
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel); LY%`O#i.  
typedef struct tagFUNC -t, .A/?  
{ V/Q~NX N  
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址 YPraf$  
FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址 *%^Vq  
BYTE   bOld;     //保存原函数第一字节 f>Mg.9gJ(  
LONG   lOld;     //保存原函数接后的四字节长值 0^VA,QkQ\  
}FUNC; v*+.;60_  
FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut}; _e<3 g9bj  
//Windows主函数 <!#6c :(Q  
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow) -v*wT*I1  
{ &<Bx1\ ~V  
HANDLE hMemCode; //代码段句柄 0Bx.jx0?  
WORD hMemData; //相同基址的可写数据段别名 )]"aa_20]  
WORD   wOffset;   //函数偏移 Zs _Jn  
LPSTR lpStr; 6vrMR& #a  
LPLONG lpLong; "pb,|U  
char   lpNotice[96]; IG?044Y  
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows ); `Z*k M VN  
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows );  hfpSxL  
wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); D}1Z TX_  
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); !JtVp&?  
//取与代码段有相同基址的可写数据段别名 x?0ZzB),  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); s)dN.'5/  
lpStr=GlobalLock(hMemData); Aen)r@Y:  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); u:r'&#jb~@  
//保存原函数要替换的头几个字节 1=x4m=wV  
Func.bOld=*(lpStr+wOffset); 9IgozYj  
Func.lOld=*lpLong; ~U+SK4SK:o  
*(lpStr+wOffset)=0xEA; rmj?jBKQU  
*lpLong=Func.lpFarProcReplace; d Ybb>rlu  
GlobalUnlock(hMemData); ^lCys  
MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK); FWNO/)~t  
//将保留的内容改回来 #!d@;= [\  
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); #M;Cw}pW  
lpStr=GlobalLock(hMemData); 0GW(?7ZC  
lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); @GzEhv  
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld; R=jIVw'  
*lpLong=Func.lOld; ">QNiR!  
GlobalUnlock(hMemData); yDBS : \  
MessageBox(NULL,"改回原Windows函数","提示",MB_OK); iV5x-G`  
return 1; tL68 u[  
} )BR6?C3  
=p9d4smbn  
//自己的替代函数 `a}!t=~#w  
lg_X|yhL  
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR* 0*S2_&Q)  
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt) gbOd(ugH  
{ bKsl'3~ k  
BYTE NameDot[96]= .l$'%AG:~  
{ dALJlRo"  
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20, $gm`}3C<  
0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40, %zx=rn(K  
0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84, &?\ h[3  
0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, LJK<Xen  
0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00, ngM>Tzirt  
0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24, W)I)QinOH  
0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88, x/Pi#Xm  
0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20, 1df }gG  
0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe, +$Q33@F5l  
0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20 J,ZvaF  
}; KN>U6=WN  
\(Uw.ri  
HBITMAP hBitmap,hOldBitmap; Ky33h 0TX  
HDC   hMemDC; z}v6!u|iZu  
BYTE far *lpDot; Mq!03q6  
int   i; Y_n^6 ;  
for ( i=0;i<3;i++ ) d&n&_>  
{ j8*fa  
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32; /P bN!r<1  
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC); {7!WtH;-  
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot); )En*5-1  
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot); h~rSM#7m  
hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap); _w8iPL5:  
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY); s^Lg*t 3I  
DeleteDC(hMemDC); #Aox$[|@  
DeleteObject(hBitmap); 6T>e~<^  
} f8um.Xnp6  
return TRUE; |) {)w`  
} ml$"C  
5\Sm^t|Tx  
//模块定义文件 relocate.def yrO \\No#H  
%k(V 2]WF  
NAME     RELOCATE AL%H$I  
EXETYPE   WINDOWS <`8l8cL  
CODE     PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE ..RCR_DIp  
DATA     PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE CO!K[ q#  
HEAPSIZE 1024 )0Av:eF-+  
EXPORTS 2Uf]qQ1  
a>jiq8d]4  
五、结束语 JAM4 R_  
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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