Sidecar Helper Architecture Simplified

Sidecar Helper 架构设计：如何控制反作弊游戏输入法并通过 Microsoft Store 审核

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在 Windows 的安全机制下，普通权限程序既无法干涉具备管理员权限的反作弊游戏，也不能向受沙盒保护的现代应用程序（如 Windows 11 记事本）发送窗口控制消息。

ImeModePersistence 在 v1.5.0+ 引入了 Sidecar Helper（侧车辅助服务） 机制，在不提权主程序、不使用 DLL 注入、不模拟按键的前提下，同时达成了：

1. 控制《绝地潜兵 2 (Helldivers 2)》等高权限 / 反作弊游戏的输入法语言。
2. 跨越 UIPI 屏障维持 Windows 11 记事本等现代 WinUI 窗口的输入模式。
3. 完全符合微软商店安全规范，成功上架 Microsoft Store。

这篇技术文档详细记录该架构的设计原理、安全边界与实现细节。

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1. 面临的挑战：Windows UIPI 权限隔离

Windows 自 Vista 引入了 UIPI (User Interface Privilege Isolation) 机制。系统依照完整性级别 (Integrity Level) 隔离进程：

• Low-IL：浏览器沙盒
• Medium-IL：普通用户执行的桌面程序与 Microsoft Store 应用程序
• High-IL：以管理员身份执行的程序、以及启动内核反作弊驱动的全屏游戏（例如 Helldivers 2 搭配 nProtect GameGuard）

为什么普通程序无法控制反作弊游戏？

当 ImeModePersistence 以普通权限（Medium-IL）执行时，即使能通过公开的 Win32 API 识别出游戏窗口（class:stingray_window），当尝试发送：

• PostMessage(hwnd, WM_INPUTLANGCHANGEREQUEST, 0, hkl)（切换键盘语言）
• SendMessage(imeWnd, WM_IME_CONTROL, IMC_SETCONVERSIONMODE, ...)（切换中/英输入模式）

Windows 内核层的 UIPI 机制会直接拦截并丢弃这些消息，返回 ERROR_ACCESS_DENIED。

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2. Sidecar Helper 的核心架构

为了解决 UIPI 屏障，同时避免“把整个主程序以管理员身份开机常驻”所带来的安全风险，我们采用了 权限分离的 Sidecar Helper 架构：

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|  主程序 (ImeModePersistence.exe)                             |
|  - 权限：Medium-IL (普通用户 / Microsoft Store MSIX 容器)       |
|  - 职责：托盘 UI、窗口焦点监听、按键状态维护、规则比对              |
+-------------------------------------------------------------+
                              │
             命名管道 IPC (Named Pipe)
             安全 SDDL 访问控制 (仅限本机交互用户与管理员)
                              │
                              ▼
+-------------------------------------------------------------+
|  辅助服务 (ImeModePersistence.exe --helper <parent_pid>)    |
|  - 权限：High-IL (通过用户 UAC 授权提升)                       |
|  - 职责：代表主程序向 High-IL 游戏与焦点子窗口发送 Win32 消息      |
|  - 守护线程：监听父进程 PID，主程序退出时 Helper 立即自动结束   |
+-------------------------------------------------------------+
                              │
               Win32 标准窗口消息 (通过 UIPI)
                              │
                              ▼
+-------------------------------------------------------------+
|  目标窗口 (Helldivers 2 / Windows 11 现代记事本)               |
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运作流程：

1. 按需启动 (On-Demand)：用户在托盘菜单点击「启用现代窗口 (WinUI) 支持…」，主程序调用 ShellExecuteExW（动词指定 runas）启动 --helper <parent_pid>。用户只需通过一次 Windows 原生 UAC 确认对话框。
2. 安全命名管道 (Named Pipe IPC)：
   • 管道名称：\\.\pipe\ImeModePersistence.Sidecar
   • 安全描述符 (SDDL)：D:(A;;GA;;;BA)(A;;GA;;;IU)S:(ML;;NW;;;ME)
   • 严格限制只有本机交互用户 (Interactive User) 与管理员 (Builtin Administrators) 可以连接，杜绝跨网络或未授权进程的访问。
3. 无锁同步转发：管道采用同步双向消息模式（PIPE_TYPE_MESSAGE | PIPE_WAIT），确保数据封包精确无误。
4. 生命周期自动守护 (Watchdog)：
   • Helper 服务端启动一条独立的 Watchdog 线程，通过 OpenProcess(SYNCHRONIZE, ...) 监听主程序的进程句柄，同时监听内部的 hShutdownEvent。
   • 一旦主程序结束、崩溃或用户在菜单关闭 Helper，Watchdog 会即时触发结束流程并释放所有系统资源，绝不残留后台僵尸进程。

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3. 为什么反作弊系统不会封禁？

许多玩家担心使用第三方工具会被反作弊系统（如 GameGuard、Easy Anti-Cheat、BattlEye、Vanguard）判定为外挂而封号。Sidecar Helper 之所以安全，是因为它完全遵循 “零侵入” 原则：

常见外挂手段	本工具的做法	为什么安全
内存读写 (ReadProcessMemory, WriteProcessMemory)	❌ 完全不使用	不读写游戏任何内存地址，不触碰游戏状态。
DLL 注入 / 线程创建 (CreateRemoteThread, SetWindowsHookEx)	❌ 完全不使用	不注入任何代码到游戏进程内。
模拟按键 (SendInput, keybd_event)	❌ 完全不使用	不模拟玩家键盘输入（避免被反作弊判定为宏/按键精灵）。
全局键盘监听 (WH_KEYBOARD_LL, GetAsyncKeyState)	❌ 完全不使用	不侧录玩家按键，无安全顾虑。
Win32 标准消息 (WM_INPUTLANGCHANGEREQUEST, WM_IME_CONTROL)	✅ 唯一采用的机制	这是 Windows 系统本身在用户按下 Win+Space 或切换窗口时发送的标准通知，游戏窗口与输入法框架将其视为合法的操作系统通知。

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4. 为什么可以顺利在 Microsoft Store 上架？

Microsoft Store 对应用程序的安全性有极高要求：

1. MSIX 封装与 asInvoker 要求

• 微软商店规定上架的封装应用程序清单（AppxManifest.xml）严禁声明 requireAdministrator，主应用程序必须在普通用户权限（asInvoker）下启动。
• 本工具的商店版主程序维持 100% 合规的 asInvoker，完全符合沙盒安全规范。

2. 符合 Microsoft Store 政策 10.2（用户控制与授权）

• 依据微软商店规范，应用程序若需要执行高权限操作，必须由用户明确主动发起，并通过操作系统标准的 UAC 提示取得同意，严禁静默提权或利用漏洞绕过 UAC。
• Sidecar Helper 是由用户在右键菜单明确点击后，调用 Windows 原生 ShellExecuteEx(runas) 触发标准 UAC 对话框，完全符合微软商店安全审核标准。

3. 原生模块路径防护（消除 LPE / TOCTOU 漏洞）

• 过去某些提权辅助工具会将可执行文件复制到 %LocalAppData% 或 %Temp% 等可写目录后再提权执行，这会引入严重的本地权限提升 (LPE) 与 TOCTOU 劫持漏洞。
• ImeModePersistence 坚持直接对已注册的只读模块路径（autostart::module_path()）发起提权，彻底杜绝代码被篡改的风险。

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5. 总结

通过 Sidecar Helper 架构，ImeModePersistence 成功在 “极致的用户安全性” 与 “强大的底层输入控制能力” 之间取得了完美的平衡：

• 🎮 玩家：可以在不以管理员身份重开主程序的情况下，顺畅游玩反作弊游戏并享受自动锁定英文。
• 🏢 日常用户：在 Windows 11 现代记事本与各类 WinUI 窗口中，输入法模式不再擅自跳回中文。
• 🛡️ 安全至上：零注入、零按键模拟、全开放源代码，并通过微软商店与 OpenSSF 双重安全检验。