"陷阱"技术探秘
0 \& X: u `- g2 U: n──动态汉化Windows技术的分析 : w! B b/ t* [* n& b0 P
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4 U2 z; z" H( N- i% B% @" r: r0 P, y, m4 }# y% n X o0 J/ i 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?
/ g! Q' L- E& N) w& C, B. L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" H& d; ?* b$ |C:\CSTAR>exehdr chinese.dll /v ..................................
* X8 q7 s) |5 i# g' E% i6 type offset target
* d1 c# l! @( cBASE 060a seg 2 offset 0000
+ J' q. p* G8 z/ [+ UPTR 047e imp GDI.GETCHARABCWIDTHS
PTR 059b imp GDI.ENUMFONTFAMILIES
% \" v+ }1 s2 S5 D0 f* B0 N7 [0 xPTR 0451 imp DISPLAY.14 ( EXTTEXTOUT )
" O1 [; t) V( p# P" H: dPTR 0415 imp KEYBOARD.4 ( TOASCII )
% g4 w9 I3 ^4 }6 M7 H8 KPTR 04ba imp KEYBOARD.5 ( ANSITOOEM )
PTR 04c9 imp KEYBOARD.6 ( OEMTOANSI )
PTR 04d8 imp KEYBOARD.134( ANSITOOEMBUFF )
0 l& P+ S, c* ]/ lPTR 05f5 imp USER.430 ( LSTRCMP )
PTR 04e7 imp KEYBOARD.135( OEMTOANSIBUFF )
: @' w% |9 Z" z3 G8 jPTR 0514 imp USER.431 ( ANSIUPPER )
7 O8 K+ ~# B+ ?8 wPTR 0523 imp USER.432 ( ANSILOWER )
; x* U' `4 Q: F8 o/ ^PTR 05aa imp GDI.56 ( CREATEFONT )
PTR 056e imp USER.433 ( ISCHARALPHA )
PTR 05b9 imp GDI.57 ( CREATEFONTINDIRECT )
/ C, Y% V, N; XPTR 057d imp USER.434 ( ISCHARALPHANUMERIC )
2 N- g/ m: K! E8 o9 EPTR 049c imp USER.179 ( GETSYSTEMMETRICS )
+ a6 T, \# v" u+ S' R! x1 iPTR 0550 imp USER.435 ( ISCHARUPPER )
1 ?# x. A2 z; S! c, M4 U9 V* mPTR 055f imp USER.436 ( ISCHARLOWER )
PTR 0532 imp USER.437 ( ANSIUPPERBUFF )
PTR 0541 imp USER.438 ( ANSILOWERBUFF )
PTR 05c8 imp GDI.69 ( DELETEOBJECT )
7 y9 r* D" P% B% \4 l$ xPTR 058c imp GDI.70 ( ENUMFONTS )
0 {6 }, Y$ q. U' j8 G& LPTR 04ab imp KERNEL.ISDBCSLEADBYTE
PTR 05d7 imp GDI.82 ( GETOBJECT )
! z" d1 l/ R* U. FPTR 048d imp KERNEL.74 ( OPENFILE )
PTR 0460 imp GDI.91 ( GETTEXTEXTENT )
" `& Y* Y0 I% a# b# g# K3 nPTR 05e6 imp GDI.92 ( GETTEXTFACE )
3 |4 h' T2 P* D$ i1 a$ NPTR 046f imp GDI.350 ( GETCHARWIDTH )
PTR 0442 imp GDI.351 ( EXTTEXTOUT )
PTR 0604 imp USER.471 ( LSTRCMPI )
" [9 y) h) L2 T) {/ ~PTR 04f6 imp USER.472 ( ANSINEXT )
$ v' \$ \6 X- C7 O+ y2 h$ _9 TPTR 0505 imp USER.473 ( ANSIPREV )0 U8 ?, m! {1 o" u0 V/ Z Y8 Y) Y PTR 0424 imp USER.108 ( GETMESSAGE )
PTR 0433 imp USER.109 ( PEEKMESSAGE )
5 J, [. B" {) E6 S1 ~0 i35 relocations
(括号内为笔者加上的对应Windows API函数。)
B; e% s, ~. ~5 `第一,在数据段中,发现了重定位信息。
( t" N, K! L/ ~! _) O' v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。
0 s0 t* K- R+ W4 `% w4 V0 C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
+ B& h& y ~2 L为了深入探究"陷阱"技术,我们先来介绍Windows的模块调用机制。
* g; ]0 p/ C, N- ?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:
, Q3 o3 ]' a$ v8 ~) i3 }·KERNEL是Windows系统内核,它不依赖其它模块。
# k1 _( y1 Q ~: @·GDI是Windows图形设备接口模块,它依赖于KERNEL模块。
4 P7 C9 Q7 `' Z+ U* X·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。
[3 {! `# a( a7 p" E5 z<图片>
& q1 Y) s7 s! r/ p5 p图1 Windows的模块调用机制
R9 K" e; n+ ?" L7 c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。
* o6 E" Q0 n: T* x" ~0 W* N以GDI模块为例,运行结果如下:
C:\WINDOWS\SYSTEM>exehdr gdi.exe
9 l2 q6 q1 p2 v! d3 OExports:
rd seg offset name
- w& F$ V; a* Q0 Y5 w............
- y7 q. H8 m& `* K$ _ |351 1 923e EXTTEXTOUT exported, shared data
56 3 19e1 CREATEFONT exported, shared data
............
9 f# J1 y7 w5 f6 c! S/ V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 Y' Y9 {4 d, m, J6 type offset target
..........
PTR 0442 imp GDI.351 4 h* F3 t. r8 ~4 | ..........
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。
) @; |% _' M' k- m1 b! h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。
' E( ?8 S2 P" Z& y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?
9 j( |+ M0 |8 n# M; l( @& C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。
! @. d1 _; }4 F' @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:
7 e: P) q2 x8 k) W; z7 s$ }WORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel);
: ?2 I9 A+ u/ ^! B2 k1 O8 [参数是代码段的句柄,返回值是可写数据段别名句柄。
6 Q) M2 p0 ~8 G* z& AWindows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):
2 o4 \9 f! d& R1 X3 U& b*(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
: R8 f6 S x3 s0 E#include <WINDOWS.H>
7 Q" I! ]- z5 v. ~, B#include <dos.h>
9 S5 Z) R4 o P2 t) v. u1 g" QBOOL WINAPI MyExtTextOut(HDC hDC, int x, int y, UINT nInt1, const RECTFAR*l pRect,LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt);
' H2 H3 _* `. J5 }; Q cWORD FAR PASCAL AllocCStoDSAlias(WORD code_sel);
typedef struct tagFUNC
{
FARPROC lpFarProcReplace; //替代函数地址
0 p6 c2 a9 Y, j6 i! {: ^FARPROC lpFarProcWindows; //Windows函数地址
% T5 Q/ Q& q" E6 Y; ^+ U, Z0 k4 oBYTE bOld; //保存原函数第一字节
/ J* m" n2 X; G, X% @" jLONG lOld; //保存原函数接后的四字节长值
}FUNC;
$ y+ p# K D/ _; U7 V t. c$ t5 ]) {/ W: }; y6 O FUNC Func={MyExtTextOut,ExtTextOut};
0 b1 T9 |, k1 D7 W$ y% o//Windows主函数
int PASCAL WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,LPSTR lpCmdL+ Z/ |$ A! u% b9 e) { ] ine,int nCmdShow){
HANDLE hMemCode; //代码段句柄
8 e" K8 g6 s: N* e! t9 L1 m; dWORD 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];
! _ J$ V/ k' _" X c' m1 uhMemCode=HIWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows );
; X# P# F3 Q! \6 D0 S! }$ Z" d; ~wOffset=LOWORD((LONG) Func.lpFarProcWindows );
3 E' `8 k$ v# j* \6 Pwsprintf(lpNotice,"函数所在模块句柄 0x%4xH,偏移 0x%4xH",hMemCode,wOffset);
MessageBox(NULL,lpNotice,"提示",MB_OK);
" E1 U7 f: X$ [) S8 w//取与代码段有相同基址的可写数据段别名
hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode);
* y* { c8 A: }& F; t4 z alpStr=GlobalLock(hMemData);
9 \0 z! L4 |7 j( olpLong=(lpStr+wOffset+1 );
//保存原函数要替换的头几个字节
Func.bOld=*(lpStr+wOffset);
Func.lOld=*lpLong;
# i% x. \2 ~9 V. |) |- N6 A*(lpStr+wOffset)=0xEA;
2 r6 P, N$ M$ w6 h8 A*lpLong=Func.lpFarProcReplace;
GlobalUnlock(hMemData);
# L+ }5 j) J7 m+ }8 mMessageBox(NULL,"改为自己的函数","提示",MB_OK);
8 A- x0 N5 m6 B9 D//将保留的内容改回来
# V' Y! Q2 D1 {) `6 \hMemData=AllocCStoDSAlias(hMemCode);
lpStr=GlobalLock(hMemData);
lpLong=(lpStr+wOffset+1 );
* h( q/ L- T. P' u/ x# H7 j/ n1 P*(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*( d# D& z0 f, t+ Q# f9 c lpRect, LPCSTR lpStr, UINT nInt2, int FAR* lpInt){
BYTE NameDot[96]={
0x09, 0x00, 0xfd, 0x08, 0x09, 0x08, 0x09, 0x10, 0x09, 0x20,
" h/ r* G0 Y- d6 h0x79, 0x40, 0x41, 0x04, 0x47, 0xfe, 0x41, 0x40, 0x79, 0x40,
% `+ t) D& _! k. g( V; D, a0 }0x09, 0x20, 0x09, 0x20, 0x09, 0x10, 0x09, 0x4e, 0x51, 0x84,
4 @( ~* R. [; u- g5 l; U; H2 ?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,
# j0 Z# D+ o6 R# d$ E5 k2 x0x11, 0x50, 0x56, 0x20, 0x54, 0xd8, 0x57, 0x06, 0x54, 0x20,
# Y* `3 ]+ E2 X# M2 G- H0x55, 0xfc, 0x54, 0x20, 0x55, 0xfc, 0x5c, 0x20, 0x67, 0xfe,
4 l1 V0 G. ^( ~0x00, 0x20, 0x00, 0x20, 0x00, 0x20
};
, N! f6 |" ?( U; X/ qHBITMAP hBitmap,hOldBitmap;
HDC hMemDC;
BYTE far *lpDot;
int i;
for ( i=0;i<3;i++ )
( S. v* |9 a( |) w) n, O2 ^{
lpDot=(LPSTR)NameDot+i*32;
hMemDC=CreateCompatibleDC(hDC);
hBitmap=CreateBitmap(16,16,1,1,lpDot);
SetBitmapBits(hBitmap,32L,lpDot);
. b7 D; h5 B# K* ?% E7 Q: NhOldBitmap=SelectObject(hMemDC,hBitmap);
BitBlt(hDC,x+i*16,y,16,16,hMemDC,0,0,SRCCOPY);
, ]6 [6 h# J1 U: y1 eDeleteDC(hMemDC);
DeleteObject(hBitmap);
}
return TRUE;
# w7 U$ T: c2 ?6 h% n}
! }3 k8 z* P: P: H //模块定义文件 relocate.def
. ?% M5 f& s2 `6 nNAME RELOCATE
. E8 p& }! {8 [8 O0 _, @! q0 i! eEXETYPE WINDOWS
9 s- y3 J: u q1 ]CODE PRELOAD MOVEABLE DISCARDABLE
7 N+ V5 w: i6 A: a% {* dDATA PRELOAD MOVEABLE MULTIPLE
HEAPSIZE 1024
EXPORTS
五、结束语
9 d0 `7 L& C3 F! P+ H4 m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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