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软件狗加密

2011.11.02

加密狗的一般特点
1、不占用并行口,因为它虽然插在并行口上,但是它又提供了一个跟原来一致的并行口。
2、软件具有防解密功能,可对抗各种调试工具的跟踪。
3、一狗一密码或一种线路,软硬件不可互换,就像一把锁一把钥匙那样。
4、提供各种语言的编程接口以及一套实用工具,方便用户在自己开发的程序中嵌入加密模块。
5、提供对可执行文件的加密工具,以便用户对已有的产品进行加密。

目前主流软件加密锁的不足
  对软件加密保护产品而言,使用者最关心的是加密的有效性,产品的兼容性和稳定性。目前市场上主要的软件加密锁硬件内部均含有单片机,即所谓内置CPU,软件厂商主要是利用算法功能进行加密。加密锁通常还增加了一些辅助功能,比如倒计数器、远程升级等。这类型加密锁主要产品有彩虹天地的“微狗”“SuperPro”、深思洛克的“深思Ⅰ、III型”、 ALADDIN的HASP3、4等。通过对这些软件锁进行分析,认为从安全性上讲他们至少有三方面致命的薄弱点: 中国网管联盟
  薄弱点1:设计原理有很大缺陷
  目前主流的加密锁硬件提供了读、写和算法变换功能,且算法变换关系难以pj和穷举。但这类加密锁最大的缺陷是算法不向软件厂商公开,锁内的变换算法在出厂时已经固定,软件加密者只能设置算法的参数。这样就限制了厂商对算法的使用,要么预先记录算法结果然后在软件运行时核对(使用码表),要么在软件中至少变换两次然后比较结果是否一致;如果解密者截获这些数据,通过统计、分析就有可达到解密目的。
  薄弱点2:加密锁受处理能力的限制,无法为软件提供强有力的保护
  市场上曾先后推出了几款“可编程”加密锁。这类型加密锁最大的特点就是可以让用户自行设计专用算法。“可编程”加密锁的出现的确是软件加密技术的一次进步。深思洛克的“深思III”、飞天诚信的“Rockey4”均属此类产品。
 ?但由于成本限制,这类型加密锁往往只能采用10~20元人民币的通用8位单片机或同档次的ASIC芯片作为核心微处理器。这种低档单片机的处理运算能力是相当弱的,这就给 “可编程”加密锁造成了很大的局限性,主要表现在:1、算法变换的复杂度不够高,2、指令编码空间较小,3、程序区的空间较小。这些局限性使得用户根本不可能利用“可编程”加密锁实现理想的高强度加密方案。   薄弱点3:硬件本身抵抗恶意攻击的能力较弱
  随着集成电路设计、生产技术的发展,安全产品的核心芯片硬件本身受到攻击的可能性越来越大。典型的硬件攻击手段有电子探测攻击(如SPA和DPA)和物理攻击(探测,如采用SiShell技术),下面我们就这方面进行简要的分析。
  电子探测(SPA和DPA)攻击技术的原理是:单片机芯片是一个活动的电子元器件,当它执行不同的指令时,对应的电功率消耗也相应的变化。通过使用特殊的电子测量仪和数学统计技术,来检测和分析这些变化,从中得到单片机中的特定关键信息。
  物理攻击的方法有:通过扫描电子显微镜对芯片内部存储器或其它逻辑直接进行分析读取;通过测试探头读取存储器内容;通过从外部无法获取的接口(例如厂家测试点)对存储器或处理器进行直接数据存取;再激活单片机的测试功能等。
?电路板上的公头(DB25/F)之间的管脚是一一对应、直接相联结的,以保证并行口的作用不变。存储密码或起信号加密变换作用的器件及其它辅助元件就跨接在这25根线上面,应用程序以特定的方式跟他们沟通、核对。除了某些设计不良的情况之外,一般不会影响打印机的正常工作,打印机工作时也不会影响它们。
现在狗的技术发展很快,针对不同的应用场合有不同的类型,如:
强劲狗:自由定义算法的高强度加密方案
微狗:?面向单片机环境的高强度加密方案
USB狗: USB接口的微狗全兼容产品
软件狗:面向单机环境的低成本加密方案
网络狗:面向网络环境的加密方案
卡式狗:面向网络环境的加密方案 

 ?为了防止程序被非法复制,所做的加密保护措施一般都包括两部分。首先是要有保存密码数据的载体,即密钥;其次是夹杂在应用程序中的主机检查程序,即加密代码。密钥应该能保证不易被解密、复制;如一般用磁盘做加密时,加密部分无法用一般的工具复制。另外,当检查程序用特殊方法去读密码时,密码应该能很容易地被读出,而不致影响应用程序的正常执行。当发现密码不对或密钥不存在时,就让主机挂起、重新起动或采用被的措施。

1、认识软件狗。[首先我对软件狗作一简单介绍,在后面我们将对各种软件狗的加密和解密做详细的讲解。]?? 

 软件狗经历的“时代”
 ?软件狗的发展经历了好几代,至2001年初就已发展到了第四代。
 ?第一代是存储器型的加密锁。这是最有历史的加密锁,内部只有存储体,厂商只能对锁进行读、写。软件狗起信号加密变换作用的器件,最多只简单采用一些电阻、二极管等,检查方法也比较简单,很容易被人解密.常见的有原金天地的“软件狗”、深思洛克的Keypro型、Rainbow的Cplus等。这种锁的主要特点是厂商可以预先把自己的保密数据设置到锁内,然后在软件运行时随机读取,这样防止了解密者通过简单重复并口数据来解密,但解密者进一步分析一下数据规律就可以解决了,这就是常说的“端口”层的数据分析。这种加密锁原理非常简单,是种正在被逐步淘汰的产品,但是其原料成本极低,即使在很低的价位也有很好的利润,加密厂商一般都不愿放弃这种锁;而很多厂商由于成本原因又不得不采用,因此这种锁仍有一定的市场份额; 

 软件狗采取了各种的加密技术,目前较先进的加密技术有以下几种:
AS技术:API函数调用与SHELL外壳加密结合,即使外壳被破坏,加密程序依然不能正常运行。
反跟踪:
 ???a.数据交换随机噪音技术:有效地对抗逻辑分析仪分析及各种调试工具的攻击。
 ???b.迷宫技术:在程序入口和出口之间包含大量判断跳转干扰,动态改变执行次序,提升狗的抗跟踪能力。
抗共享:可从硬件对抗并口共享器,由开发商选择是否共享狗。
口令:?可由软件开发商设置32位口令,口令错误将不能对存储区进行读写。
时间闸:某些狗内部设有时间闸,各种操作必须在规定的时间内完成。狗正常操作用时很短,但跟踪时用时较长,超过规定时间狗将返回错误结果。
单片机:硬件内置单片机,固化的单片机软件保证外部不可读,从而保证狗不可仿制。
存储器:提供20字节掉电保持存储器供开发商存放关键数据、配置参数等信息。

?第二代是算法不公开的加密锁。硬件内部增加了单片机,即所谓内置CPU,厂商主要是利用算法功能进行加密。加密锁通常还增加了一些辅助功能,比如倒计数器、远程升级等。软件狗采用了低功耗TTL,COMS等逻辑元件,在电路上做了一些加密工作,检查时也要比第一代软件狗多一道手续,解密的难度自然也增加了。常见的有深思洛克的“深思Ⅰ”型,彩虹天地的SuperPro、微狗,ALADDIN的MemoHASP等。利用单片机,软件与锁之间的数据通讯建立了一个保密协议,数据都是经过加密的,解密者就难以分析出数据内容和规律了,因此对于这种锁的数据分析就不是停留在“端口”层了,解密者转向了“功能”层,就是对软件中的函数调用进行分析。为了抵挡功能层的数据分析,这种锁来了个“软硬”兼施的策略。
 ?“软”的是指驱动程序内反跟踪、外壳加密等等软件工作,让解密者难以在功能层上仿真,谁都靠的是对操作系统、微机系统的精确理解。谁都无法决胜,结果是加密驱动程序在不断更新、膨胀。
?软件狗是插在微机并行口上的一个软件保护装置,它包括主机检查程序和密钥(也称加密盒)两部分。主机检查程序就是前面说的加密代码的一部分,加密盒是用来存放密码的。一般来说,软件狗插在并行口上,不会影响打印机的正常工作。常见的软件狗加密盒外形,如两个一公一母的D行25针连接器倒接在一起,公头(DB25/M)插在并行口上,母头(DB25/F)可接打印机,相当于原来的并行口。整个软件狗的硬件电路板就在这约5厘米见方的加密盒子里。   “硬”的就是加密锁内的算法功能,这大大增加了解密难度,这是掌握在加密者手中的武器。但是,加密者只能设置算法的参数,即所谓内含多少种算法可选,而算法内容并不知道。这样就限制了厂商对算法的使用,要么预先记录算法结果然后在软件运行时核对(使用码表);要么在软件中至少变换两次然后比较结果是否一致。如果解密者截获这些数据,通过统计、分析就有可达到解密目的; bitscn.com
 ?第三代加密锁,即所谓“可编程”的加密锁。1ArrayArrayArray年初,以北京深思洛克为代表推出了第三代加密锁,“可编程”加密锁概念的推出是软件加密技术的一次进步。“可编程”加密锁设计初衷是希望用户能够将软件中重要的代码或模块“移植”到加密保护设备中运行,使软件与加密锁实现真正无缝链接。但由于成本限制,早期推出的几款“可编程”加密锁采用的低档单片机给 “可编程”性造成了很大的局限,主要表现在:1、算法变换的复杂度不够高,2、指令编码空间较小,3、程序区的空间较小。这些局限性使得用户根本不可能利用“可编程”加密锁实现理想的高强度加密方案。 软件狗采用了PAL(Programmable Array Logic)、PEEL(Programmable Electrically Erasable Logic Device)、GAL(Generic Array Logic)等可编程器件,但目前流行的期间大概要算串行读写的EEPROM(Serial Electrically Erasable PROM)了。这些器件由于密码编制的灵活性和制成密钥后在程序中插入检查的方便性,极大地增加了解密的难度。从使用的角度来看PAL、PEEL、GAL等逻辑器件只能读取数据,不能随时写入数据,密码的重新设置比较麻烦;而EEPROM芯片可随意读写,用在软件狗上灵活性相当大,譬如可以为每一个软件狗单独设一个密码,以增加解密的难度;另外,从EEPROM器件的电器性能上来说也非常适合做软件狗;因此这种器件在软件狗的设计中获得了广泛的应用,是当时软件狗制作者的首选芯片。它象一般RAM存储器一样可读写(只不过读写是串行的),即使断电后也能保存数据不变。常用的EEPROM型号是Array3C46,它是64×16bit的结构,也就是说一个Array3C46具有64个16位bit单元的容量,每次处理数据也都是16位。有的Array3C46,如Microchip、ATMEL、CSi等品牌的Array3C46可以通过切换,变为128×8bit或64×16bit两种模式,这对软件狗制作来说就更灵活了,其加密效果也更好。当然也有人采用更大容量的Array3C56、Array3C66或容量小一点的Array3C06、Array3C26等EEPROM芯片。因为软件狗是插在微机的并行口上,所以检查程序是通过并行口的I/O地址去读写EEPROM。具体的读写方式跟硬件线路以及EEPROM的时序有关,因此,一般的检查程序针对某一种硬件线路;但是这些程序大同小异,大体上是差不多的。 

 ?第四代软件够在第三代软件狗基础上,加入一个单片机芯片,如PIC16C5X。此芯片中存有特定的算法程序,可将读出的密钥数据进行加密变换,以对抗逻辑分析仪。可以说,软件狗发展到第四代,已经非常成熟了。在此技术上,各软件狗研制公司又加入自己的电路设计,形成了各自的产品特色。
 ?平时常见的狗主要有“洋狗”(国外狗)和“土狗”(国产狗)。这里“洋狗”主要指美国的彩虹和以色列的HASP,“土狗”主要有金天地(现在与美国彩虹合资,叫彩虹天地)、深思、坚石。总的来说,“洋狗”在软件接口、加壳、防跟踪等“软”方面做得没有“土狗”好,但在硬件上绝对“无法”pj(应当说pj难度非常大):而“土狗”在“软”的方面做得绝对称得上世界第一,许多技术,如噪音、自检测、算法可变、码表变换等等,可以说都很先进,而在硬件上不及国外,只要稍有单片机功力的人,都可复制。