陷阱技术探秘

──动态汉化Windows技术的分析

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。

一、发现了什么?

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。

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):

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

(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。)

第一,在数据段中,发现了重定位信息。

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。

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。

二、Windows的模块调用机制与重定位概念

为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。

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,见图一。

主要的三个模块,有如下的关系:

?KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。

?GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。

?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。

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。

<图片>

图1 Windows的模块调用机制

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。

以GDI模块为例,运行结果如下:

C:WINDOWSSYSTEM＞exehdr gdi.exe Exports: rd seg offset name ............ 351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data 56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data ............ 

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。

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。

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。

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。

三、动态汉化Windows原理

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。

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?

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。

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。

四、"陷阱"技术

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。

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:

FARPROC FarProcFunc=ExtTextOut;

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。

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:

WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel);

参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。

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):

*(lpStr+wOffset) =0xEA;

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。

//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;  //替代函数地址FARPROC lpFarProcWindows;  //Windows函数地址BYTE    bOld;        //保存原函数第一字节LONG    lOld;        //保存原函数接后的四字节长值}FUNC;FUNC  Func={MyExtTextOut,ExtTextOut};//Windows主函数int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow){HANDLE hMemCode;  //代码段句柄WORD hMemData;  //相同基址的可写数据段别名WORD   wOffset;   //函数偏移LPSTR  lpStr;LPLONG lpLong;char   lpNotice[96];hMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows );wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows );wsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset); MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK); //取与代码段有相同基址的可写数据段别名 hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode); lpStr=GlobalLock(hMemData); lpLong=(lpStr+wOffset+1 ); //保存原函数要替换的头几个字节Func.bOld=*(lpStr+wOffset);Func.lOld=*lpLong;*(lpStr+wOffset)=0xEA;*lpLong=Func.lpFarProcReplace;GlobalUnlock(hMemData);MessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK);//将保留的内容改回来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函数","提示",MB_OK);return 1;}//自己的替代函数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;}//模块定义文件  relocate.defNAME      RELOCATEEXETYPE   WINDOWSCODE      PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLEDATA      PRELOAD MOVEABLE MULTIPLEHEAPSIZE  1024EXPORTS

五、结束语

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。