对MSIL代码和本地代码的保护算法及实现

摘要

计算机软件是一种极易复制篡改的特殊商品，加上各种政治经济和文化的原因，使得目前对于软件的知识产权保护十分薄弱，本文提出了几种技术手段，力图在技术上提高对软件知识产权的保护力度。 本文首先列举了目前存在的保护技术，包括硬件辅助的软件保护技术，加壳技术，代码混淆技术，软件水印技术，防篡改技术等等。 在此基础上本文提出了3个自己的保护算法：基于自动机的指令自修改技术：ABSMC(automatabasedselfmodifycode)技术是对传统的混淆技术的一种改进；自适应动态图水印技术：SADGW(SelfAdaptiveDynamicGraphWatermarks)是对动态图水印技术的发展；超粒度混杂技术[46]：HGI(HyperGranularityImmingling)和基于瘦虚拟机的指令集交替技术[56]：TVMBISA(thinvirtualmachinebasedinstructionsetalternation)是对传统的加壳技术的一种改进。并且本文在提出这些算法后，分析说明了这些算法在保证运行效率的情况下，能大大提高了目标软件的安全性。 ABSMC技术的基本思想是，在目标软件中插入许多会随着程序的运行而发生改变的代码(使用自动机控制代码的变化)，由于很多代码都是在程序运行的时候动态生成的，所以攻击者很难从静态代码直接得到目标软件的意图，也就是说本技术能有效的防止攻击者的静态分析，并且在一定程度上能减缓攻击者的动态调试的进行，所以比过去的混淆技术在安全性方面有很大的提高。 SADGW技术是根据以往针对动态图水印技术的各种攻击方法，而提出的改进方案。自适应动态图水印技术分析目标软件的数据结构，然后提取出一部分放到水印中去，然后对使用这部分数据结构的代码进行混淆。这样攻击者对目标软件中的水印修改的时候，就会造成目标软件的数据结构被修改，最终导致目标软件运行失败。 HGI技术是对本地代码进行保护的，它通过高安全性的加密算法，对目标软件进行分割加密，保证内存中只有一块是明文的表示形式。并且各个块之间都要进行校验，所以大大提高了攻击者的攻击难度。而TVMBISA在HGI的基础上，利用瘦虚拟机在保证安全行的前提下，大大提高了运行效率。 本文实现了一个可扩展的保护系统：FisherProtector，用于对目标代码进行保护。本系统包括反汇编，反编译，用户要求控制，各种保护插件(每种插件是一种保护算法的实现)。通过本系统不但为本文的算法提供了实践的平台，并且以后的各种算法，只要符合本文提出的接口标准，都可以借助本系统运行，省去了很多重复性的工作。本系统由多种语言协同开发而成，对于托管代码主要由C＃与MSIL汇编生成的程序处理，而本地代码主要由C++生成的程序处理。目前虽然本系统仅仅支持最核心的指令，但是对特定软件的执行结果证明了本系统的有用性和可靠性。 最后本文借助微软的测试工具(AHC和LCSCManagedCodeBenchmark)证明了，本文实现的各种保护插件在运行时间，保护强度上都是符合原来的设计要求的。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1本文的现实意义

1.2本文的目标

1.3本文的工作

第二章软件保护技术的发展现状

2.1硬件辅助的软件保护技术

2.2加壳技术

2.3代码混淆技术

2.4软件水印技术

2.5防篡改技术

2.6其他技术

2.7本章小结

第三章本文提出的算法

3.1“动态代码生成”混淆技术

3.2自适应动态图水印技术

4.3超粒度混杂技术

3.4本章小结

第四章软件架构与实现

4.1软件架构

4.2具体实现

4.2.1“用户要求”管理部分(UserInterface名字空间)

4.2.2文件控制分析部分(TargetFileControlAnalysis名字空间)

4.2.2文件控制分析部分4.2.2.1FileManager的实现

4.2.2文件控制分析部分4.2.2.2FileStorage的实现

4.2.2文件控制分析部分4.2.2.3TargetAssembly的实现

4.2.2文件控制分析部分4.2.2.4反汇编部分的实现(DeAsm)

4.2.2文件控制分析部分4.2.2.5反编译部分(recomposer名字空间)

4.2.2文件控制分析部分4.2.2.6各种中间表达形式间的一致性

4.2.3利用插件对目标代码进行保护部分(PlugIn名字空间,FisherProtector名字空间)

4.3本章小结

第五章性能分析

5.1目标软件的选择

5.2运行效率

5.3保护强度

5.4本章小结

附录 硕士期间的工作

参考文献

后记