基于Java的軟件保護技術(shù)研究

倉業(yè)金

（江蘇省宿遷經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學校，江蘇沭陽 223600）

1 引言

在當前Java軟件全面推廣環(huán)境下，讓軟件開發(fā)思路和方式發(fā)生一定變化，加快軟件開發(fā)步伐，同時憑借自身可移植性，在軟件產(chǎn)品開發(fā)設計中全面普及和推廣。隨著Java軟件的快速發(fā)展，讓人們的生活方式和工作模式產(chǎn)生改變，給人們生活和工作提供便利條件。并且，Java軟件技術(shù)的快速發(fā)展，有效增強國家綜合競爭實力，有利于國家更好發(fā)展。但是因為Java軟件自身具備開放性特點，給Java軟件知識產(chǎn)權(quán)保護提出一定考驗。通過對Java軟件技術(shù)的分析與探究，找到Java軟件技術(shù)中存在的問題，通過優(yōu)化Java軟件技術(shù)，改善當前Java軟件知識產(chǎn)權(quán)保護狀況，以維護軟件開發(fā)公司及相關(guān)人員自身利益。

2 Java軟件技術(shù)基本概述

Java語言是Sun公司研發(fā)的一種全新編程語言，展現(xiàn)出簡單、跨平臺等編程語言特點。在這些特點下，Java語言吸引了許多公司的注意。當開發(fā)人員對Java語言開發(fā)設計過程中，他們會讓Java語言在不同設備和平臺中運行，除了一些高新技術(shù)人員之外，Java被廣泛應用的主要原因在于開發(fā)模式比較完善，開發(fā)大量資源。在Java語言作用下，轉(zhuǎn)變以往軟件開發(fā)模式，給軟件開發(fā)行業(yè)運營發(fā)展提供新的方向[1]。結(jié)合目前情況，Java軟件在各個行業(yè)中得到了廣泛應用，有利于推動信息技術(shù)的改革發(fā)展。

Java語言可以在平臺上獨立運行，這是一種面向?qū)ο蟮牟僮?。用戶可以結(jié)合實際情況和要求設計和操作動態(tài)圖片。Java語言具備穩(wěn)定性特征，配備了多線程、內(nèi)置驗證器和其他設備，以避免受到病毒的攻擊。由于Java具備諸多優(yōu)勢，當它用于互聯(lián)網(wǎng)中軟件研發(fā)時，得到了用戶認可與支持。Java語言的優(yōu)點為操作簡單、面向?qū)ο蠖?、自動存儲、分布式計算、運行更加安全等。

3 Java軟件常見的風險問題

在Java編譯期間，變量和方法等符號的應用不會轉(zhuǎn)變成數(shù)字引用，程序執(zhí)行期間的內(nèi)存狀態(tài)也不會被精準界定。相反，這些符號的參考信息保存在類文件中，解釋器在運行中實現(xiàn)內(nèi)存布局，之后通過查找表確定變量或方法的地址。Java源代碼和C/C++源代碼比較有著明顯差異，其無法編譯成二進制機器代碼，編譯Java源代碼會自動形成中間字節(jié)碼，是一種獨立于平臺的源代碼表示。字節(jié)碼可以在加載后進行解釋或編譯，容易造成高級編程語言和底層機器代碼之間的兩步轉(zhuǎn)換。在這種模式下，通過反編譯Java字節(jié)碼獲得的源代碼更加合理。在字節(jié)碼攜帶源文件中，能夠獲得所需的各種信息，即便注釋可能已經(jīng)丟失，但是各種變量和邏輯參數(shù)基本保存，因為字節(jié)碼并非最底層的機械語言，所以代碼格式和源代碼之間存在相似性[2]。

Java類文件并非二進制文件，屬于一個具備格式化的中間代碼，在這種情況下，給反編譯的Java類文件形成提供有利條件。對于反編譯的代碼展現(xiàn)出較強的應用價值，可以展現(xiàn)出編寫者設計方向?；诖?，軟件開發(fā)公司和設計人員需要把更多時間和精力放在編寫源代碼上，無暇顧及編碼的安全保護，容易受到不法人員和病毒的攻擊，使得軟件被泄露。所以，在使用Java類文件時，保密性不強，Java軟件的知識產(chǎn)權(quán)保護方面伴隨一些風險。

4 基于Java的軟件保護技術(shù)

4.1 本地化技術(shù)

Java本地化指的是把Java應用程序編譯成本地應用程序，讓反編譯難度不斷提高，實現(xiàn)對Java軟件的安全保護。在具體追蹤過程中，需要認真編制Java源代碼，之后在Java編譯器的作用下，把Java源代碼進行編譯處理，形成Java類文件，之后在本地編譯器下把Java類文件主動編譯成二進制適合本機使用的程序。本地化技術(shù)雖然可以實現(xiàn)對Java類文件的安全保護，可以實現(xiàn)和傳統(tǒng)C/C++開發(fā)軟件一樣的安全保護，但是其不能對一些比較復雜的軟件進行安全保護，如B/S結(jié)構(gòu)應用軟件。并且，在Java本地化處理過程中，要求精準判斷和定位本機編譯形成的Java應用程序，操作難度大。雖然當前其發(fā)展相對不完善，但是在Java領域中應用廣泛，通過理論和實踐探究，針對部分應用軟件和環(huán)境，本地化技術(shù)是一個比較優(yōu)秀的應用方式[3]。

4.2 遠程接口訪問技術(shù)

分布式體系結(jié)構(gòu)作為當前軟件設計開發(fā)中比較常見的一種體系結(jié)構(gòu)，一般會把軟件劃分為兩個結(jié)構(gòu)，一個是服務器端，另一個是客戶端，重點在于功能模板與業(yè)務流程均設計在服務器端，給客戶端提供相應的服務，便于客戶端及時獲得所需的信息，接收服務申請，便于和服務器端信息交流，這種體系結(jié)構(gòu)的應用，可以促進系統(tǒng)可移植性及操作性的提升，有效地節(jié)約軟件開發(fā)設計成本。在遠程接口訪問技術(shù)的作用下，實現(xiàn)對Java類文件的安全保護，以提高軟件運行安全性，但是這種方式在實際應用中存在一些局限性，伴隨一系列風險。在使用遠程接口訪問技術(shù)中，實際上是把保護的重點由之前重要Java類文件轉(zhuǎn)變成應用服務器，這種體系結(jié)構(gòu)可以幫助相關(guān)部門構(gòu)建一套專業(yè)的安全管理體系，實現(xiàn)對端口的安全保護。由于使用的服務器被不法人員攻擊，則其他部署在服務器的服務模板和類文件將會被攻擊者獲取，引發(fā)的后果將是難以想象的。遠程維護控制系統(tǒng)見圖1。

圖1 遠程維護控制系統(tǒng)

4.3 軟件數(shù)字水印技術(shù)

軟件數(shù)字水印作為諸多數(shù)字水印中的一部分，其目的是對計算機的代碼進行安全保護，其中包含了機器代碼以及源代碼，能夠有效避免或減少非法復制和非法篡改的風險。因為計算機代碼是不可以出現(xiàn)任何錯誤的，所以，一些通過在允許錯誤范圍內(nèi)對計算機程序進行調(diào)整來嵌入水印的傳統(tǒng)方法將不適合應用在當前計算機軟件中。軟件數(shù)字水印技術(shù)在應用方面也會存在一些問題，如需要加入其他代碼，認真編寫函數(shù)及其調(diào)用，防止被一些專業(yè)能力強的反編譯人員破解，消除水印。此外，靜態(tài)軟件數(shù)字水印算法不具備較強的穩(wěn)定性，而動態(tài)軟件數(shù)字水印算法則展現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，但是其只能對某個應用程序進行安全保護，則無法實現(xiàn)對某個部分特定代碼的安全保護。并且，動態(tài)軟件數(shù)字水印檢測方式容易受到部分應用因素的限制，當前水印算法在提供版權(quán)證明上可能會存在一些不足，所以需要找到一些能夠提供比較穩(wěn)定版權(quán)保護的軟件數(shù)字水印算法，這也是當前相關(guān)部門重點關(guān)注的內(nèi)容。數(shù)字水印框架見圖2。

圖2 數(shù)字水印框架

4.4 混淆技術(shù)

代碼混淆是一種成熟且應用廣泛的軟件保護技術(shù)，在代碼混淆技術(shù)的作用下，可以實現(xiàn)對類文件代碼語義、程序流程以及邏輯結(jié)構(gòu)進行重組，不會讓反編譯難度提高。通過反編譯器，能夠反編譯模糊的類文件，并且獲取代碼。然而，這種情況下獲得的代碼為模糊代碼，其可讀性將無法保證，從代碼中很難找到源代碼的編寫思路和重要計算方式，實現(xiàn)對軟件的安全保護。模糊處理安全性比較高，能夠保留應用程序。然而，在部分情況下，混淆程序執(zhí)行的轉(zhuǎn)換可能會給程序正常運行帶來一定影響，例如，動態(tài)類加載、反射、序列化和違反命名約定等問題。雖然這些問題發(fā)生率比較低，一旦出現(xiàn)，將會給程序正常運行產(chǎn)生影響[4]。此外，在使用混淆技術(shù)過程中，讓維護應用程序和故障排除難度不斷加大，甚至無法獲得理想的工作效果。Java異常事件處理作為一個隔離存在缺陷代碼的處理方式，通過查詢和跟蹤，找到代碼問題產(chǎn)生的原因和具體位置，混淆程序能夠嚴禁這種狀況出現(xiàn)，讓調(diào)試變得更加困難，開發(fā)人員只能看到模糊處理的類名稱，不能看到真實的類名稱和編號。

4.5 類加密文件保護

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，Java類文件在結(jié)構(gòu)方面和其他語言比較，有著明顯差異，不法人員可以通過反編譯方式獲得Java軟件源代碼，給Java軟件技術(shù)安全埋下隱患。近幾年，Java軟件開發(fā)企業(yè)和人員通過各種方式實現(xiàn)對Java類文件的安全保護。對于Java來說，展現(xiàn)出的跨平臺特點是根據(jù)獨有編譯方式發(fā)展而來，Java源代碼通過編譯以后，形成一個虛擬化的Java類文件，并非面對處理器的二進制文件。類文件作為特有格式的中間代碼，其將源代碼中大多數(shù)信息進行保存，給反編譯Java類文件提供數(shù)據(jù)參考。而反編譯的代碼具備較強的使用價值，能夠真實展現(xiàn)出開發(fā)者的設計思路。所以，Java軟件在知識產(chǎn)權(quán)保護方面伴隨一定風險性，可能會讓不法人員通過各種方式獲取。

因為Java被盜概率比較高，近幾年，大部分Java軟件開發(fā)企業(yè)及相關(guān)部門加強對Java類文件以及虛擬機的研發(fā)設計，同時也進一步探討各種方式實現(xiàn)對Java類文件的安全保護。例如，本地化技術(shù)、代碼隔離技術(shù)、代碼混淆技術(shù)等，這些技術(shù)在某種程度上可以實現(xiàn)對Java軟件的安全保護，到那時其在不同程度上也會出現(xiàn)出各種問題。因為當前的Java軟件保護方式存在一些問題，筆者從Java虛擬機類加載機制角度入手，根據(jù)現(xiàn)代密碼學的加密體制、密鑰分存和信息隱藏等相關(guān)知識，研發(fā)了一種全新的Java軟件保護方式，也就是類文件加密保護，這種保護技術(shù)在操作上更加簡單，具體操作思路有以下幾點：

第一，通過加密碼方式實現(xiàn)對Java類文件安全保護。在采用密碼方式以后，能夠促進抵抗反翻譯能力的提升，加密碼系統(tǒng)的核心問題就是采用哪種方式來對密鑰進行管理，在本次探究中，主要是把密鑰分存技術(shù)和信息隱蔽技術(shù)進行結(jié)合，實現(xiàn)對密鑰的安全保護。

第二，Java軟件開發(fā)人員在初步設計過程中，應重點分析Java軟件運行環(huán)境問題，所以在使用Java軟件過程中，要求用戶結(jié)合Java軟件運行要求，安裝類加載器，用戶通過使用C lassloader實現(xiàn)對Java軟件的特定操作。例如，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用下，獲得類文件，并對類文件來源進行考察和驗收[5]。

第三，這種保護方式應提供密鑰和解密計算方式，但是系統(tǒng)無法對這些算法加密處理，反之可能會形成一個惡性循環(huán)，但是具體算法應得到用戶的保護。所以，開發(fā)設計人員需要使用C++語言來對算法加密處理，編譯成本地的動態(tài)鏈接庫文件，從而具備反編譯的抵抗能力，能夠和其他文件相互結(jié)合，實現(xiàn)對Java軟件的安全保護。這種Java軟件保護方式不斷具備較強的安全性，同時也能通用，可以在單機應用軟件中發(fā)揮實際價值，并在網(wǎng)絡應用軟件中應用。和其他保護方式比較，這種保護方式在一定范疇內(nèi)實現(xiàn)對Java軟件跨平臺保護，把這種類文件加密保護方式研發(fā)成一種加密技術(shù)，應用更加便利，展現(xiàn)出較強的效率性。

通過對Java體系和Java類文件的調(diào)查分析，開發(fā)人員需要從多角度入手，分析諸多和Java軟件相關(guān)的保護方式，這些方式在某種程度上可以實現(xiàn)對Java類文件的安全保護，但是也伴隨一些風險問題和漏洞。在軟件保護中，保護重點內(nèi)容在于Java軟件創(chuàng)新和計算方法，這些方式出現(xiàn)在類文件中，只有確保這些內(nèi)容不會受到不法人員的攻擊和盜取，能夠確保Java軟件運行安全。加密類文件的安全保護采用的密碼學是通過對數(shù)學算法的分析，將密碼轉(zhuǎn)換成不利于理解的文字，或者將原本無法理解的文字轉(zhuǎn)變成人們能夠理解的文字。通過使用密碼學技術(shù)將Java類文件中重要信息進行加密保護，將信息安全傳遞，只有掌握密鑰的用戶才能獲得文件中信息。

5 結(jié)束語

總而言之，從目前情況來說，相關(guān)部門已經(jīng)研發(fā)出諸多關(guān)于Java軟件安全保護的方式和對策，在某種程度上實現(xiàn)了Java軟件的保護，但是這些方式在應用中存在一些缺陷和不足。Java軟件的知識產(chǎn)權(quán)保護問題可能會受到一些考驗，大部分軟件開發(fā)企業(yè)和人員投入大量資金與資源，依然會出現(xiàn)軟件被入侵的狀況，一些重要算法和設計思路被盜取?；诖耍訌奐ava軟件保護方法探究非常迫切。