動態漢化Windows技術的分析

2019-11-17 05:13:11

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供稿：網友

"陷阱"技術探秘──動態漢化Windows技術的分析

四通利方(RichWin)、中文之星(CStar)是大家廣為熟知的漢化Windows產品,"陷阱"技術即動態修改Windows代碼,一直是其對外宣稱的過人技術。本文從Windows的模塊調用機制與重定位概念著手,介紹了"陷阱"技術的實現,并給出了采用"陷阱"技術動態修改Windows代碼的示例源程序。

一、發現了什么?
筆者多年來一直從事Windows下的軟件開發工作,經歷了Windows 2.0 、 3.0 、3.1 ,直至Windows 95、NT的成長過程,也遍歷了長青窗口、長城窗口、DBWin、CStar、RichWin等多個Windows漢化產品。從現在看來,影響最大也最為成功的,當推四通利方的RichWin;此外,中文之星CStar與RichWin師出一門,其核心技術自然也差不多。其對外宣傳采用獨特的"陷阱" 技術即動態修改Windows代碼,一直是筆者感愛好的地方。
EXEHDR是Microsoft Visual C++開發工具中很有用的一個程序,它可以檢查NE(New-Exe cutable)格式文件,用它來分析RichWin的WSENGINE.DLL或CStar的CHINESE.DLL,就會發現與眾不同的兩點(以CStar 1.20為例):

C:/CSTAR>exehdr chinese.dll /v
..................................

6 type   offset target
  BASE    060a  seg   2 offset 0000
  PTR     047e  imp GDI.GETCHARABCWIDTHS
  PTR     059b  imp GDI.ENUMFONTFAMILIES
  PTR     0451  imp DISPLAY.14  ( EXTTEXTOUT )
  PTR     0415  imp KEYBOARD.4  ( TOASCII )
  PTR     04ba  imp KEYBOARD.5  ( ANSITOOEM )
  PTR     04c9  imp KEYBOARD.6  ( OEMTOANSI )
  PTR     04d8  imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF )
  PTR     05f5  imp USER.430    ( LSTRCMP )
  PTR     04e7  imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF )
  PTR     0514  imp USER.431    ( ANSIUPPER )
  PTR     0523  imp USER.432    ( ANSILOWER )
  PTR     05aa  imp GDI.56      ( CREATEFONT )
  PTR     056e  imp USER.433    ( ISCHARALPHA )
  PTR     05b9  imp GDI.57      ( CREATEFONTINDIRECT )
  PTR     057d  imp USER.434    ( ISCHARALPHANUMERIC )
  PTR     049c  imp USER.179    ( GETSYSTEMMETRICS )
  PTR     0550  imp USER.435    ( ISCHARUPPER )
  PTR     055f  imp USER.436    ( ISCHARLOWER )
  PTR     0532  imp USER.437    ( ANSIUPPERBUFF )
  PTR     0541  imp USER.438    ( ANSILOWERBUFF )
  PTR     05c8  imp GDI.69      ( DELETEOBJECT )
  PTR     058c  imp GDI.70      ( ENUMFONTS )
  PTR     04ab  imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE
  PTR     05d7  imp GDI.82      ( GETOBJECT )
  PTR     048d  imp KERNEL.74   ( OPENFILE )
  PTR     0460  imp GDI.91      ( GETTEXTEXTENT )
  PTR     05e6  imp GDI.92      ( GETTEXTFACE )
  PTR     046f  imp GDI.350     ( GETCHARWIDTH )
  PTR     0442  imp GDI.351     ( EXTTEXTOUT )
  PTR     0604  imp USER.471    ( LSTRCMPI )
  PTR     04f6  imp USER.472    ( ANSINEXT )
  PTR     0505  imp USER.473    ( ANSipREV )
  PTR     0424  imp USER.108    ( GETMESSAGE )
  PTR     0433  imp USER.109    ( PEEKMESSAGE )

35 relocations

(括號內為筆者加上的對應Windows API函數。)
第一,在數據段中,發現了重定位信息。
第二,這些重定位信息提示的函數,全都與文字顯示輸出和鍵盤、字符串有關。也就是說漢化Windows,必須修改這些函數。
在這非常非凡的地方,隱藏著什么呢?毋庸置疑,這與眾不同的兩點,對打開"陷阱"技術之門而言,不是金鑰匙,也是敲門磚。

二、Windows的模塊調用機制與重定位概念
為了深入探究"陷阱"技術,我們先來介紹Windows的模塊調用機制。
Windows的運行分實模式、標準模式和增強模式三種,雖然這幾種模式各不相同,但其核心模塊的調用關系卻是完全一致的。
主要的三個模塊,有如下的關系:
·KERNEL是Windows系統內核,它不依靠其它模塊。
·GDI是Windows圖形設備接口模塊,它依靠于KERNEL模塊。
·USER是Windows用戶接口服務模塊,它依靠于KERNEL、GDI模塊及設備驅動程序等所有模塊。
這三個模塊,實際上就是Windows的三個動態鏈接庫。KERNEL有三種系統存在形式:Kern el.exe(實模式)、Krnl286.exe(標準模式)、Krnl386.exe(386增強模式);GDI模塊是Gdi.ex e;USER模塊是User.exe。雖然文件名都以EXE為擴展名,但它們實際都是動態鏈接庫。同時,幾乎所有的API函數都隱藏在這三個模塊中。用EXEHDR對這三個模塊分析,就可列出一大堆大家所熟悉的Windows API函數。
以GDI模塊為例,運行結果如下:
C:/WINDOWS/SYSTEM＞exehdr gdi.exe

EXPorts:

rd seg offset name
............
351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data
............

至此,讀者已能從Windows紛繁復雜的系統中理出一些頭續來。下面,再引入一個重要概念——重定位。
一個Windows執行程序對調用API函數或對其它動態庫的調用,在程序裝入內存前,都是一些不能定位的動態鏈接;當程序調入內存時,這些遠調用都需要重新定位,重新定位的依據就是重定位表。在Windows執行程序(包括動態庫)的每個段后面,通常都跟有這樣一個重定位表。重定位包含調用函數所在模塊、函數序列號以及定位在模塊中的位置。
例如,用EXEHDR /v 分析CHINESE.DLL得到:
6 type offset target

..........

PTR 0442 imp GDI.351

..........

就表明,在本段的0442H偏移處,調用了GDI的第351號函數。假如在0442H處是0000:FFFF ,表示本段內僅此一處調用了GDI.351函數;否則,表明了本段內還有一處調用此函數,調用的位置就是0442H處所指向的內容,實際上重定位表只含有引用位置的鏈表的鏈頭。那么,GDI. 351是一個什么函數呢?用EXEHDR對GDI.EXE作一分析,就可得出,在GDI的出口(Export)函數中,第351號是ExtTextOut。
這樣,我們在EXEHDR這一簡單而非常有用的工具幫助下,已經在Windows的浩瀚海洋中暢游了一會,下面讓我們繼續深入下去。

三、動態漢化Windows原理
我們知道,傳統的漢化Windows的方法,是要直接修改Windows的顯示、輸入、打印等模塊代碼,或用DDK直接開發"中文設備"驅動模塊。這樣不僅工作量大,而且,系統的完備性很難保證,性能上也有很多限制(早期的長青窗口就是如此),所以只有從內核上修改Windows核心代碼才是最徹底的辦法。
從Windows的模塊調用機制,我們可以看到,Windows實際上是由包括在KERNEL、GDI、US ER等幾個模塊中的眾多函數支撐的。那么,修改其中涉及語言文字處理的函數,使之能適應中文需要,不就能達到漢化目的了嗎?
因而,我們可以得出這樣的結論:在自己的模塊中重新編寫涉及文字顯示、輸入的多個函數,然后,將Windows中對這些函數的引用,改向到自己的這些模塊中來。修改哪些函數才能完成漢化,這需要深入分析Windows的內部結構,但CHINESE.DLL已明確無誤地告訴了我們,在其數據段的重定位表中列出的引用函數,正是CStar修改了的Windows函數!為了驗證這一思路, 我們利用RichWin作一核實。
用EXEHDR分析GDI.EXE,得出ExtTextOut函數在GDI的第一代碼段6139H偏移處(不同版本的Windows其所在代碼段和偏移可能不一樣)。然后,用HelpWalk(也是Microsoft Visual C+ +開發工具中的一個)檢查GDI的Code1段,6139H處前5個字節是 B8 FF 05 45 55,經過運行Ri chWin 4.3 for Internet后,再查看同樣的地方,已改為 EA 08 08 8F 3D。其實反匯編就知道,這5個字節就是 Jmp 3D8F:0808,而句柄為0x3D8F的模塊,用HelpWalk能觀察正是RichWin 的WSENGINE.DLL的第一代碼段( 模塊名為TEXTMAN)。而偏移0808H處 B8 B7 3D 45 55 8B E C 1E,正是一個函數起始的地方,這實際上就是RichWin所重改寫的ExtTextOut函數。退出Ri chWin后,再用HelpWalk觀察GDI的Code1代碼段,一切又恢復正常!這與前面的分析結論完全吻合!那么,下一個要害點就是如何動態修改Windows的函數代碼,也就是漢化Windows的核心——"陷阱"技術。
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四、"陷阱"技術
討論"陷阱"技術,還要回到前面的兩個發現。發現之二,已能解釋為修改的Windows函數,而發現之一卻仍是一個迷。
數據段存放的是變量及常量等內容,假如這里面包含有重定位信息,那么,必定要在變量說明中將函數指針賦給一個FARPROC類型的變量,于是,在變量說明中寫下:
FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut;
果然,在自己程序的數據段中也有了重定位信息。這樣,當程序調入內存時,變量FarPro cFunc已是函數ExtTextOut的地址了。
要直接修改代碼段的內容,還碰到一個難題,就是代碼段是不可改寫的。這時,需要用到一個未公開的Windows函數AllocCStoDSAlias,取得與代碼段有相同基址的可寫數據段別名, 其函數聲明為:
Word FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel);
參數是代碼段的句柄,返回值是可寫數據段別名句柄。
Windows中函數地址是32位,高字節是其模塊的內存句柄,低字節是函數在模塊內的偏移。將得到的可寫數據段別名句柄鎖定,再將函數偏移處的5個字節保留下來,然后將其改為轉向替代函數(用 EA Jmp):
*(lpStr+wOffset) =0xEA;
四通利方(RichWin)、中文之星(CStar)是大家廣為熟知的漢化Windows產品,"陷阱"技術即動態修改Windows代碼,一直是其對外宣稱的過人技術。本文從Windows的模塊調用機制與重定位概念著手,介紹了"陷阱"技術的實現,并給出了采用"陷阱"技術動態修改Windows代碼的示例源程序。

//源程序 relocate.c

#include ＜WINDOWS.H＞
#include ＜dos.h＞
BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*lpRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt);
WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel);
typedef strUCt tagFUNC
  {
  FARPROC lpFarProcReplace;  //替代函數地址
  FARPROC lpFarProcWindows;  //Windows函數地址
  BYTE    bOld;        //保存原函數第一字節
  LONG    lOld;        //保存原函數接后的四字節長值
  }FUNC;
FUNC  Func={MyExtTextOut,ExtTextOut};
//Windows主函數
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow)
{
HANDLE hMemCode;  //代碼段句柄
WORD hMemData;  //相同基址的可寫數據段別名
WORD   wOffset;   //函數偏移
LPSTR  lpStr;
LPLONG lpLong;
char   lpNotice[96];
hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows );
wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows );
wsprintf(lpNotice,"函數所在模塊句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset);
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK);
//取與代碼段有相同基址的可寫數據段別名
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode);
lpStr=GlobalLock(hMemData);
lpLong=(lpStr+wOffset+1 );
//保存原函數要替換的頭幾個字節
Func.bOld=*(lpStr+wOffset);
Func.lOld=*lpLong;
*(lpStr+wOffset)=0xEA;
*lpLong=Func.lpFarProcReplace;
GlobalUnlock(hMemData);
MessageBox(NULL,"改為自己的函數","提示",MB_OK);
//將保留的內容改回來
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode);
lpStr=GlobalLock(hMemData);
lpLong=(lpStr+wOffset+1 );
*(lpStr+wOffset)=Func.bOld;
*lpLong=Func.lOld;
GlobalUnlock(hMemData);
MessageBox(NULL,"改回原Windows函數","提示",MB_OK);
return 1;
}

//自己的替代函數

BOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECT FAR*
lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt)
{
BYTE NameDot[96]=
  {
  0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20,
  0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40,
  0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84,
  0x21, 0x00, 0x02, 0x00, 0x01, 0x04, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00,
  0x1f, 0xf0, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0xf0, 0x00, 0x00,
  0x7f, 0xfc, 0x40, 0x04, 0x4f, 0xe4, 0x48, 0x24, 0x48, 0x24,
  0x4f, 0xe4, 0x40, 0x0c, 0x10, 0x80, 0x10, 0xfc, 0x10, 0x88,
  0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20,
  0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe,
  0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20
  };

HBITMAP hBitmap,hOldBitmap;
HDC     hMemDC;
BYTE far *lpDot;
int     i;
for ( i=0;i＜3;i++ )
  {
  lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32;
  hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC);
  hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot);
  SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot);
  hOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap);
  BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY);
  DeleteDC(hMemDC);
  DeleteObject(hBitmap);
  }
return TRUE;
}

//模塊定義文件  relocate.def

NAME      RELOCATE
EXETYPE   WINDOWS
CODE      PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE
DATA      PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE
HEAPSIZE  1024
EXPORTS

五、結束語
本文從原理上分析了稱為"陷阱"技術的動態漢化Windows方法,介紹了將任一Windows函數調用改向到自己指定函數處的通用方法,這種方法可以拓展到其它應用中,如多語種顯示、不同內碼制式的切換顯示等。

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