論軟件的破解與保護策略

高 曉

（福建江夏學院電子信息科學系，福州350108）

隨著計算機逐步地深入人們的學習、生活和工作等方方面面，軟件行業(yè)也得到了迅速的發(fā)展，但同時我們也看到軟件盜版現(xiàn)象日益猖獗，計算機的信息安全面臨著越來越嚴重的威脅。軟件開發(fā)者為了維護自身以及軟件購買人的利益，保護科研成果、技術(shù)和版權(quán)，有必要對軟件進行加密保護，然而另有一些軟件人員為提高自己的編程水平或其他目的，會針對出現(xiàn)的保護方式進行跟蹤分析，找出相應的方法或制作出破解工具軟件破解軟件的保護。這樣，隨著軟件業(yè)的發(fā)展，相互對立的軟件保護技術(shù)和破解技術(shù)也發(fā)展壯大了起來。本文就軟件的破解和保護進行簡單的探索與分析。

1 軟件破解

破解是擊敗、繞過或清除各種拷貝保護機制的“暗黑藝術(shù)”。最初，破解主要是針對注冊序列號、硬件密鑰等的軟件保護方案，近來，破解也被應用于數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)——致力于保護電影、音樂唱片和書籍等受版權(quán)保護的資料。破解與逆向工程有著密切的聯(lián)系，想要攻擊任何一種基于軟件的保護機制，破解者首先必須要準確地了解這種保護機制是如何工作的。這里我們舉個破解范例說明破解的過程。

1.1 軟件破解范例

1.1.1 CrackerMe程序的VC＋＋實現(xiàn)

可以看出，如過我們能夠改變IsVerify的判斷流程，那么整個流程的運行結(jié)果將會發(fā)生顛覆。原來正確的授權(quán)碼將變成錯誤的，而原來不正確的輸入將變成正確的。

1.1.2 逆向分析CrackerMe

我們可以啟用逆向工具軟件OD，并加載CrackerMe.exe文件，通過逆向代碼分析定位到內(nèi)存地址0x00401103處的JNE語句為if（IsVerify＝＝1）判斷的跳轉(zhuǎn)代碼，對應的機器碼為0x75 0x34（圖1）。

圖1 暴力破解位置

機器碼0x75表示JNE（不相等則跳），而機器碼0x74表示JE（相等則跳），因此，如果我們有辦法把位于內(nèi)存地址0x00401103處的0x75改成0x74，那么顛覆代碼的目標將會實現(xiàn)。

1.1.3 CrackerMe的PE架構(gòu)

我們使用LordPE軟件查看CrackerMe.exe的PE文件架構(gòu)（圖2），如入口地址（程序運行開始的地方、鏡像基址（裝載基址）、代碼基址等）。

圖2 LordPE查看Cracker.exe的PE文件布局

從中我們已經(jīng)獲得了足夠的信息（圖3），包括：

圖3 LordPE查看Cracker.exe的區(qū)段表

（1）JNE在內(nèi)存中的地址（VA）0x00401103；

（2）裝載基址0x00400000；

（3）.text區(qū)段的節(jié)偏移為0。

根據(jù)文件偏移地址＝VA－裝載基址－節(jié)偏移，得到內(nèi)存地址0x00401103對應的PE文件偏移地址為0x00001103。

1.1.4 CrackerMe的修改

使用UE對CrackerMe.exe的PE文件進行修改，將文件偏移地址為0x00001103處的0x75改為0x74（圖4～5）。

圖4 修改前原PE文件

圖5 修改后PE文件

在此用OD打開CrackMe.exe，可以看到內(nèi)存地址0x00401103處的0x75變成了0x74（圖6）。代碼也發(fā)生了變化。

圖6 用OD加載修改后的CrackMe.exe

至此，我們已經(jīng)完成了一次破解，使軟件的代碼流程發(fā)生了變化。

1.2 軟件破解步驟

軟年破解的方法和具體流程有很多種，不管哪種破解方法，基本上都遵循以下幾個步驟［1］：

（1）查看軟件是否加殼。所謂“加殼”，就是用專門的工具或方法在應用程序上加入一段如同保護層一樣的代碼，使原程序失去本來面目，從而防止程序被非法修改和反匯編。軟件加殼的主要目的有兩個：一是保護，二是壓縮。

（2）如果有殼的話，就脫殼。為了對軟件代碼進行分析，去除其中的保護信息和干擾信息，還原軟件的本來面目，這個過程稱為脫殼?？梢允褂妹摎ぼ浖蚴謩拥姆绞綄浖M行脫殼，常用的脫殼軟件有ProcDump、GUW32和UN－PACK等。手動脫殼需要熟悉PE文件格式，同時還需要借助于一些輔助工具，如W32Dasm、LordPE、文件位置計算器、沖擊波等，技術(shù)含量比較高。

（3）使用Ollydebug調(diào)試要破解的軟件程序。OD是一款集成了反匯編分析、十六進制編輯、動態(tài)調(diào)試等多種功能于一身的功能強大的調(diào)試器。通過查看反匯編的程序代碼，找到軟件的注冊過程、軟件的加密算法等，進而通過跳轉(zhuǎn)軟件的運行流程達到破解軟件的目的或編寫注冊機完成軟件的注冊。

（4）修改程序。根據(jù)找到的關(guān)鍵代碼，使用十六進制編輯器或匯編編輯功能來修改這些關(guān)鍵機器碼或匯編代碼。

（5）制作注冊機。掌握了軟件的加密算法后，可以自行制作出一個注冊機，用來生成注冊碼，完成軟件的注冊，比如可以用Delphi來編寫注冊機，徹底完成軟件的破解。

常用的軟件破解工具有：PEiD，SoftICE，IDA Pro和W32Dasm。W32Dasm和IDA等工具適合分析程序文件，不能對分析的程序進行修改，如果需要對可執(zhí)行文件進行編輯和修改等，需要使用專門的編輯工具，比較常用的十六進制編輯器有Hiew、Ultra Edit、Hex Workshop和 WinHex等，這些軟件都有很優(yōu)異的二進制代碼編輯能力。

1.3 常見的軟件破解方法

1.3.1 暴力破解法

是一種針對于密碼的破譯方法，根據(jù)組合原理，將數(shù)字、字母的組合逐個推算、測試直到找出真正的密碼為止。理論上利用這種方法可以破解任何一種密碼，對于簡單的密碼破解，是很有效果的，但耗時長，且當密碼比較復雜時（數(shù)字與字母組合），就不容易破解了，這時常常采用字典檔和密碼規(guī)則設定來減少這種遍歷。

1.3.2 注冊機破解法［2］。

注冊機是一個專門用于分析修改軟件內(nèi)部程序信息的專用軟件，分為內(nèi)存注冊機和算法注冊機兩種，內(nèi)存破解法就是先加載破解程序（內(nèi)存注冊機），再通過它去讀取內(nèi)存中軟件的注冊碼，或修改內(nèi)存中軟件相關(guān)的某些數(shù)據(jù)，來達到破解軟件的目的。內(nèi)存注冊機在使用時需導入原程序文件安裝目錄下，點擊后自動運行，完成破解原程序文件的注冊信息。內(nèi)存注冊機的版本必須與所要破解的原文件版本相一致，否則不能起到破解作用。算法注冊機是在破解者分析了軟件的注冊碼算法后，制作出來的一種可以自動生成軟件注冊碼的程序。通過用戶提供的注冊信息計算出軟件的注冊碼或注冊序列號，再將該序列號填入原程序文件注冊序列號欄中完成注冊。算法注冊機在使用時，不需導入原程序文件的安裝目錄下，可以存放在硬盤任何位置。

1.3.3 補丁破解法

補丁破解法是指用相關(guān)的補丁程序來修改軟件，以達到破解軟件的目的，此方法一般是破解軟件的驗證注冊碼或時間，基本上都是修改原程序的判斷語句。

1.3.4 文件注冊法［3］

是一種把自己的軟件注冊內(nèi)容放到一定的地方，為自己和別人用到注冊內(nèi)容的時候提供方便，常見的文件注冊法有注冊表導入和注冊文件兩種方法。注冊表導入是通過運行存放軟件注冊碼的.reg注冊表文件進行注冊，破解的操作步驟是先安裝軟件，然后雙擊它的.reg破解文件，出現(xiàn)是否導入注冊表的詢問窗口后，點擊“確定”完成注冊。注冊文件的注冊方式是將注冊文件復制到軟件的安裝目錄，當軟件運行時自動讀取注冊文件里的信息來驗證注冊的正確性。

2 軟件保護

2.1 軟件保護主要解決的技術(shù)問題

軟件加密技術(shù)主要實現(xiàn)以下4個功能：

（1）防止非法復制，軟件在使用過程中無法完整復制，即使軟件被復制了也無法得到完整可用數(shù)據(jù)，不能使用。

（2）防非授權(quán)安裝使用，主要是在非授權(quán)的情況下用戶即使得到軟件完整文件也無法安裝使用。

（3）防惡意分析攻擊，軟件一經(jīng)售出，程序文件就在使用者手中，需要防止使用者惡意分析軟件以實現(xiàn)非法復制和分析。

（4）數(shù)據(jù)訪問控制，用戶在使用過程中對數(shù)據(jù)應有不同級別的訪問權(quán)限，禁止沒有取得相應授權(quán)的用戶越權(quán)訪問數(shù)據(jù)。

根據(jù)軟件保護是否依賴特定的硬件，分為硬加密軟件保護和軟加密軟件保護。

2.2 基于硬件的軟件保護

2.2.1 磁盤檢查保護［4］

最早的磁盤保護是檢查KeyDisk軟盤，程序通過檢查KeyDisk中的加密磁道來確認用戶是否合法。光盤保護同樣注重反拷貝、反刻錄功能，現(xiàn)行的保護法有：光盤狗技術(shù)，通過識別光盤上在壓制生產(chǎn)時自然產(chǎn)生的特征來區(qū)分是否原版盤，在翻制光盤時該特征無法提取和復制；CPPM技術(shù)，通過在盤片的導入?yún)^(qū)放置密鑰來對光盤保護；CD＿Protector軟件加密技術(shù)，用可執(zhí)行文件上的外殼判斷運行的光盤上是否有加密后產(chǎn)生的軌道，將光盤內(nèi)容拷到硬盤上不能使用，只有通過安裝才行；FreeLock加密數(shù)據(jù)光盤，在正常的數(shù)據(jù)軌道后加上一個壞軌或多個與正常軌交替出現(xiàn)的壞軌，使目前大部分刻錄軟件因無法判別來源光盤的格式而拒絕復制；隱藏目錄技術(shù)，用刻錄軟件和十六進制編輯器將存放保密文件的目錄隱藏起來，使其在 Windows和DOS下均不能進入此目錄，只有通過一個有口令的程序調(diào)用才能進入。

2.2.2 加密狗、加密鎖［5］

加密狗是一種插在計算機USB口或并口上的軟硬件結(jié)合的加密產(chǎn)品，通過對軟件與數(shù)據(jù)的保護防止知識產(chǎn)權(quán)被非法使用，在基于硬件的軟件保護上具有很高的安全性。軟件開發(fā)者可以通過接口函數(shù)和軟件狗進行數(shù)據(jù)交換來檢查加密狗是否插在接口上。加密狗內(nèi)置單片機電路，包含有專用于加密的算法軟件，該軟件被寫入單片機后，就不能再被讀出，這樣就保證了加密狗硬件不能被復制。同時，加密算法是不可預知、不可逆的，使得加密狗具有判斷、分析的處理能力，增強了主動的反解密能力。

2.3 基于軟件的軟件保護

基于軟件的軟件保護也叫軟加密，這是一種不依賴于硬件的保護。目前比較常用的有以下幾種方式。

2.3.1 用戶訪問密碼保護

最簡單的一種軟件保護方式，通過給授權(quán)用戶提供合法的注冊用戶名和密碼，使其獲的對軟件的使用權(quán)。這種保護方式最容易被破解。

2.3.2 序列號保護方式

序列號保護是目前網(wǎng)絡上和正版軟件最常用的一種保護方式。網(wǎng)絡上下載的共享軟件一般都有使用時間或功能上的限制，當試用期過后，必須到這個軟件的公司去注冊后方能繼續(xù)使用。注冊過程一般是用戶把自己的私人信息告訴軟件公司，由該公司利用注冊機算出一個序列號，以電子郵件或傳真等形式發(fā)給用戶，由用戶進行信息的注冊登記，一旦注冊信息的合法性驗證通過后，軟件就會取消各種限制而成為完全正式版本。這種保護方式實現(xiàn)起來比較簡單，不需要額外的成本，用戶購買也非常方便，網(wǎng)絡上80%的軟件都是以這種方式保護的。

2.3.3 注冊保護

注冊文件是一種利用文件來實現(xiàn)注冊軟件保護的方式，只要將注冊文件存入到指定的目錄中，軟件每次啟動時，將從該注冊文件中讀取數(shù)據(jù)，然后利用某種算法進行處理，若結(jié)果判斷為正確的注冊文件，就讓軟件成為正式版。

為了增加破解難度，可以采用大一些的文件作為Key File，或加入一些垃圾信息來干擾解密者的企圖；對于注冊文件的合法性檢查要盡可能地分成幾部分，并分散在軟件的不同模塊中進行判斷；對注冊文件內(nèi)的數(shù)據(jù)處理也盡可能采用復雜算法，不要使用簡單的異或運算；可以讓注冊文件中的部分數(shù)據(jù)和軟件中的關(guān)鍵代碼或數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，以使軟件無法被暴力破解。

2.3.4 菜單功能限制保護

功能限制的程序一般分為2種：（1）試用版和正式版是完全分開的2個版本，被禁止的功能代碼只有在正式版中才有，而正式版只能向軟件作者購買。對于這種程序因為破解以后仍然不會得到相應的功能，破解者破解該軟件是沒有什么意義的。（2）試用版和注冊版為同一個文件，沒有注冊時，按照試用版運行，禁止某些功能的使用。一旦注冊以后，就以正式版模式運行，用戶可以使用全部功能。對于這種類型的程序，破解者只要通過一定的方法恢復被限制的功能，就能使該試用版的軟件同正式版相同。

2.3.5 軟件加殼保護［6］

加殼實質(zhì)上就是把一段特殊程序附加到應用程序中，并把程序的執(zhí)行入口指向附加的特殊殼程序。源程序不需做任何修改，只需選用一款加密強度夠高、防脫能力夠強的加殼工具，發(fā)布演示版時設置好軟件試用次數(shù)或時間限制，發(fā)布正式版時啟動加殼工具的注冊驗證，對原可執(zhí)行程序加殼即可。這種加密方法使用簡單方便，但知名的、好的加殼工具，往往都有對應的脫殼工具，不知名的加殼工具往往又防脫、加密算法強度不高，也容易脫除。

3 結(jié)語

軟件的破解與保護本身就是一對矛盾的關(guān)系。即使軟件開發(fā)者窮盡腦汁編寫各種保護措施，卻最終免不了被破解，為了防范自己的軟件不被別人復制，我們需要了解盜版者所使用的破解技術(shù)，進而研究好的加密方法，讓盜版者在破解密碼時因要付出巨大代價而被迫放棄攻擊。在現(xiàn)行的中國軟件保護措施較弱的情況下，我們要提高覺悟，尊重IT精英的成果，力所能及地不使用盜版，支持軟件行業(yè)發(fā)展，最終達到保護軟件的目的。

［1］付永鋼，洪玉玲，曹煦暉，等.計算機信息安全技術(shù)［M］.北京：清華大學出版社，2012：225－226.

［2］呂楊，李超.逆向工程之軟件破解與注冊機編寫［J］.計算機安全，2011（01）：67－68.

［3］古銅.軟件破解大揭密［J］.計算機應用文摘，2004（9）：65.

［4］郭勇，孔寶根.軟件保護及破解策略［J］.航空維修與工程，2004（3）：38.

［5］孫克爭.淺析軟件的破解與保護［J］.福建電腦，2010（8）：95.

［6］黃玉波.軟件防破解實用方法分析與實現(xiàn)［J］.計算機與現(xiàn)代化，2008（12）：115.