具有纠错特性的指令统计软件水印算法研究

摘要

计算机软件是一种知识密集型的商品，在开发过程中需要投入巨大的人力物力，是开发人员智慧和劳动的结晶。软件的发展推动了计算机的普及，也促进了社会的进步，可是盗版问题一直在一定范围内存在，严重危害软件行业的健康发展。 软件水印是数字水印技术的重要分支，通过在程序中嵌入版权信息，证明软件所有权并跟踪盗版。软件水印分为动态水印和静态水印。动态水印利用程序执行过程中的特征形成水印信息，其鲁棒性好，但通用性不强。静态水印利用程序中的静态信息嵌入水印，具有良好的通用性，但鲁棒性差，无法抵御多种常见攻击。如何使软件水印在具有良好通用性的同时，具有很好的鲁棒性，是目前软件水印研究的一个重点。 本文提出一种基于指令分布特征的软件水印算法，通过等价指令替换改变程序指令统计特征，利用特征与水印值的映射关系嵌入水印信息。在改变指令分布特征时，算法选择性的构建代表水印载体的指令，对于嵌入相同的水印，不同的程序，选取的水印指令不同。对于攻击者，在无法知道代表水印载体的指令是如何选取的情况下，即使知道嵌入水印采用改变指令特征次数方法，也很难做出有效的攻击。检测水印时，通过比较程序嵌入水印前后的指令分布特征差异提取水印。由于水印信息采用纠错编码，即使攻击者在一定程度上改变指令统计特征，也可通过纠错编码对其进行纠错，有效提高了算法鲁棒性。 为了测试实际应用效果，本文通过实验测试了算法抗混淆攻击、反编译攻击、增加代码攻击的能力，并对嵌入水印前后的程序性能进行了评估。实验结果证明，在保证水印鲁棒性的同时，本算法对程序的性能影响较小。对具有纠错编码特性的指令统计特征算法的研究，是实用软件水印技术的有益探索。