摘 要：軟件安全是信息安全領(lǐng)域的重要內(nèi)容，其中軟件保護是關(guān)乎知識產(chǎn)權(quán)的一項重要工作，市場上雖然有大量現(xiàn)成的方案可選用，如基于軟件的加密殼保護和基于硬件的加密鎖保護，但這些優(yōu)秀的保護方案由于太流行，造成大家對其研究太透徹，反而容易被破解。所以有必要實現(xiàn)相關(guān)的保護方法。

關(guān)鍵詞：軟件保護；注冊碼生成器；破解；算法

軟件保護的目的是向正式注冊用戶提供完整的功能，所以軟件保護必然要包括驗證用戶合法性的環(huán)節(jié)，而這一環(huán)節(jié)通常采用注冊碼驗證的方式實現(xiàn)。

（1）使用者向軟件開發(fā)方發(fā)送用戶碼U，要求注冊。

（2）由軟件開發(fā)方發(fā)出經(jīng)過運算得到注冊碼R=f（U）。

（3）用戶在軟件注冊界面輸入U和R。

（4）軟件通過檢驗函數(shù)F（U，R）來檢測用戶的合法性。

其中一些常用術(shù)語說明如下：

用戶碼U：用戶身份ID。

注冊碼R：用于驗證用戶是否合法。

注冊碼生成器：把R=f（u）中的f稱為注冊碼生成器算法，注冊生成器算法可以針對任何用戶碼計算出一一對應(yīng)的注冊碼。

檢驗函數(shù)：把F（U，R）稱為檢驗函數(shù)，軟件使用檢驗函數(shù)檢驗注冊碼是否合法，也就是只有R=f（u）成立時，F(xiàn)（U，R）才是合法的。

算法求逆：把破解者通過檢驗函數(shù)F推導(dǎo)注冊碼生成器算法的過程稱為算法求逆。

1 堡壘戰(zhàn)術(shù)

人們早就在各個領(lǐng)域開始研究身份檢驗的問題了，并研究開發(fā)出了散列加密和非對稱加密等早已被人們認(rèn)可的密碼學(xué)算法，但真正適用于軟件注冊這一場合的算法恐怕只有MD5和RSA算法了。

MD5算法通常不能直接用來對消息進行加密，因為這種算法沒有逆向算法，所以加密之后不能解密，這種加密是沒有實用意義的，MD5算法的用途在于數(shù)字簽名。例如張和李進行通信，張只將明文A加密為B傳送給李是不夠安全的，因為即使密文B的加密強度再高也只能防止在傳輸過程中被解密而泄露內(nèi)容，卻不能防止破壞者直接篡改密文B。李收到B后解密得到A，也無法判斷A中內(nèi)容的可靠性與安全性。所以張在發(fā)送B的同時通常會在A之后簽名，然后計算一個校驗碼C=MD5（A），將B、C一起發(fā)送給李，李收到B、C后，首先解密B得到A，然后同樣計算校驗碼C=MD5（A），若計算出的校驗碼與收到的校驗碼相同，則可判定A真實可靠。

同樣的原因?qū)е虏荒馨袽D5算法直接用做注冊碼生成器，假如使用R=MD5（U）做注冊碼生成器，因為MD5本身沒有反函數(shù)，檢驗函數(shù)就必須包含注冊碼生成器。但是用以下辦法間接使用MD5算法就可以：

（1）設(shè)注冊碼生成器為R=f（U）。

（2）設(shè)MD5（a）=b。

（3）令檢驗函數(shù)F為：F（U，R）=MD5[f-1（R）-U+a]

顯然F的合法值應(yīng)為b，只要U，R滿足R=f（U），F(xiàn)一定等于b。因為MD5沒有逆操作，破解者不能經(jīng)由b知道f-1（R）-U+a應(yīng)該等于a，也就不可能得到f-1的明確定義，更不會得到注冊碼生成器f。至于f-1（R）-U+a表達式中雖然含有a，但解密者無法判斷a和f-1的關(guān)系。

實際上利用MD5算法構(gòu)造F可以有很多方法，讓企圖破解者根本看不出F和f、f-1的關(guān)系，就更不用說去找逆運算了。但MD5算法的弱點是，由于MD5沒有逆操作，所以a必須為常數(shù)，一旦破解者知道了一對可用的U、R，它們就可能追蹤到可用的a、b值，從而知道f-1，并由此推測出注冊碼生成器f。

相比于MD5，RSA算法在軟件保護中應(yīng)用就要簡單的多了：

（1）軟件作者使用：R=Ud mod n作為注冊碼生成器。

（2）軟件使用：U=Re mod n作為檢驗函數(shù)。

由于算法的復(fù)雜性，破解者是不可能知道d，也就無法破解注冊碼生成器?？梢哉f利用RSA算法保護軟件就是建造了一座堅固的堡壘，但是由于RSA算法是一種公開算法，所以利用RSA算法來進行軟件保護也存在著一些問題。

（1）大多數(shù)的使用者對RSA算法的細(xì)節(jié)并不了解，這就為因為錯誤使用RSA埋下了隱患。例如，在不同的軟件作品中，使用同樣的參數(shù)導(dǎo)致莫名的異常攻擊。

（2）有些函數(shù)本身的不完善性也會導(dǎo)致防線的崩潰，例如，在產(chǎn)生隨機數(shù)時，會有當(dāng)初始條件相同時，產(chǎn)生完全相同的隨機數(shù)結(jié)果。破解者如果了解到這一點，就可以依據(jù)n值推斷原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生過程，RSA的防線也就岌岌可危了。

（3）函數(shù)庫在產(chǎn)生隨機素數(shù)時，應(yīng)當(dāng)淘汰那些容易被猜到的素數(shù)，否則會導(dǎo)致RSA算法中存在若干由各種特殊素數(shù)構(gòu)造成的“弱密鑰”，這樣帶來的后果就是當(dāng)破解者稍有數(shù)論基礎(chǔ)，就很容易攻破RSA。

2 游擊戰(zhàn)術(shù)

軟件保護中的游擊戰(zhàn)術(shù)就是將檢驗函數(shù)F拆分成多個相異的Fi，然后將這些Fi的不規(guī)則的隨機分布到程序的各個位置上。

經(jīng)過這樣的處理之后，通過任何一個Fi的驗證都只是合法注冊的必要非充分條件，而只有真正合法的注冊碼才能夠通過所有的Fi的驗證。解密者如果知道只找到Fi其中的一個部分，只要有任何一個Fi沒找到，它就不能了解F的全體細(xì)節(jié)，也就不能算法求逆。

可能你會有疑問，如何將F分解成相異的并且是必要非充分的的Fi？這就需要比較扎實的數(shù)學(xué)功底了。

（1）將R切分成多段Ri。

（2）構(gòu)造不同的f算法，使得：Ri=fi（U）。

（3）令Fi=fi-1。

這種看似繁瑣的操作，是很有實際意義的。例如可以讓F1使用X算法，F(xiàn)2使用Y算法，F(xiàn)3使用Z算法，這里的X、Y、Z可以MD5、RSA等成熟算法，也可以是用戶自定義的算法。用戶注冊時程序只選擇其中一個Fi進行驗證，這里還要注意，注冊碼在傳輸過程中一定要使用自定義的文件格式進行封裝，通過F1的驗證即給用戶注冊成功的提示。但這時其實并沒有給用戶完整的軟件使用權(quán)限，因為程序中的F2和F3只有使用者執(zhí)行特定的操作時才被調(diào)用，例如，在用戶使用某些高級功能的時候?qū)⒎庋b的注冊碼再次使用F2和F3驗證。如果發(fā)現(xiàn)任何一個Fi結(jié)果非法，就把軟件恢復(fù)為非法使用狀態(tài)。

對于軟件保護這種新興技術(shù)，其實應(yīng)該多站在破解者的角度考慮，這樣才能合理利用已有的知識庫來解決不斷出現(xiàn)的新問題，沒有哪種解決方案是可以一成不變的解決過去與未來的所有問題。

參考文獻

[1]Eldad Eliam. Secret of Reverse Engineering[M].Wiley，2005.

[2]看雪學(xué)院.軟件加密技術(shù)內(nèi)幕[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[3]段鋼.加密與解密[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[4]譚明金.黑客反匯編揭秘[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：郁諾（1977-），男，上海崇明人，西安財經(jīng)學(xué)院高職學(xué)院，工程師。