换一种方式做加密

 

什么是扭曲加密变换呢？这是我开发的一款软件，可能官方的名词叫做“混淆加密”，我给自己的软件起名叫做扭曲加密变换技术。我断断续续用了一年多的时间开发这款软件，但是没做什么推广，这款软件直到现在不对外公开的。

现在加密变换适用于VC6、VS2005、VS2008等这么几个平台，下面我给大家讲一下在这个软件的开发过程中的一些思考，以及我的一些解决方案。

一、加密软件现状

当前常用的加密软件可以分为：

• 加壳类，比如ASProtect；
• 虚拟机类，比如VMProtect。

对 于加壳类，壳总是壳，它与它要保护的内容总是有明显的分界线。尽管现在的加壳软件总是尽可能地加强壳与核的联系，但壳总是能脱掉的。当初我开发了一款跟踪 调制器，可以对付这一类的加壳软件，因为一般来说，加壳软件的壳在一个新的段里面，就是原来的PE程序有数据段、代码段，壳比较难以做到和原来的程序处在 同一个段，通常会在新的段里面，这就是它的分界线。所以在调试一个加过壳的软件的时候，运行到从一个段到另外一个段的时候的跳转时就停下来，这个时候原来 程序的入口点就找到了，这也是加壳软件的弱点，就是难以和原来的程序严丝无缝地合并在一起。

那么当我们找到它的入口点之后，用一条命令DumpPE，把当前的内存映象存为一个文件。然后，我又加了一个命令MakePE，用这个命令，把这个映象重 组一下，于是这个程序就脱壳了。当时在Win98时代，那个时候的壳也比较简单，我的TRW2000真的好用，三个命令就脱掉壳了。

后来，加壳者发现这样不行。他们一般来说还会提供一些很难跟踪，很难调试的函数，推荐加壳者，推荐开发者，调用一下你的函数，我再用加壳，这样的程序就不能简单用以上的方法。不过能够调用的函数通常也是比较简单的。

我们要破解一个软件的时候，我们首先第一步要做的通常是把一个软件脱壳，脱壳成了破解的第一步，也成了所有破解者的基本功。破解者说，谁不会脱壳啊？如果他不会脱壳的话，就没法搞破解。所以说脱壳成了破解的基本功，大家先要把壳脱了，然后分析它。

但 是如果我们要逆向一个程序，我们不是要破解它，我们想把这个程序整个的变成源文件，整个我要搞懂它，这个时候其实反倒简单了。怎么说呢，我根本不需要脱这 个壳，我只需要把程序运行起来，把内存映象保存下来，就可以分析了。我根本不需要脱壳，至于你在程序中调用的加壳软件提供的API函数多半是不重要的，可 以不管它。通常来说，加壳软件对于逆向是没有什么保护作用的。

另外一个虚拟机类的加密，它需要用户选择一个或几个函数进行加密，它只能保护几个重点函数，不能保护你的整个软件不被逆向。它通常把几行代码，通过虚拟机 膨胀之后，变成几百行，甚至是更高。所以呢，虚拟机类的加密软件，他们通常只能让你加密你代码中的几个函数，或者是函数中的一部分，会推荐你在编程序的时 候，前面加一个标志，这段是用虚拟机加密的。这就决定了用虚拟机类加密，通常只能加密少量代码，而你的软件的绝大多数代码都会暴露的，这显然是不安全的。

并且我们看VMProtect的说明书，它明确说明它是为了保护你的注册机制，它并不能保护你的软件设计思路。

总之，现有的加密软件只能防破解，不能防逆向。

二、逆向的可怕

根据经验，如果努力一点，一人一天可以逆1000行C++代码，我有多年的软件逆向的工作经验，经常干这种事情，并且我最近一段时间，还开了一个逆向的培 训班，教学生学习一些逆向的知识。直到上个月，我还刚刚完成了一个六万行C++代码的工程。根据经验，如果努力一点，一个人一天可以逆1000行C++代 码！也就是说你辛辛苦苦几年时间开发出来的软件，如果不加保护，可能会以每人每天1000行的速度被逆向全部代码，这是多么可怕的一件事情。尤其是驱动。 我们知道，驱动是最富技术含量的，驱动开发是最难的，能够做驱动开发的人，都是顶尖高手，都是薪水很高的人。而恰恰驱动呢，却是软件保护中一个问题最严重 的地方。我们可以看到，我们的系统里面的那些驱动程序，个个很短小。就是说我们可能花费了很大的精力，很长的时间开发出来一个驱动，包括了我们软件的所有 核心技术，但是它可能只有几十KB。被一个有经验的逆向者，可能几天时间逆向出全部源码。

这个也不妨告诉大家，我最近在做的软件，叫WinMount。这个软件的思想是合并了WinRAR和Daemon Tools两个软件的功能，就是我可以把一个压缩包展开，也可以把一个虚拟光驱文件展开，这样一下子把两款电脑的必备软件合并在一起了。我又增加了自己的 思想，你有一个包，我把这个包直接虚拟成不存在的一个盘，把它放到虚拟的盘里去，这是我的思想。所以我现在正在做的这个软件，就是即时解压的这么一个思 想，这是我现在主要搞的软件。

我要给大家说什么呢，即使是一个优秀的程序员，有一个想法，就这么凭空能把程序编出来吗？很困难的。一般我们都要参考一下别的软件，参考一下它们的思路。 我当时有这个想法，有这个思想做这个软件做WinMount，又参考了一个类似的软件才做出来的。当然，那个软件的功能和这个软件的功能是完全不相同的， 那个软件有一个子功能，可以虚拟出一个盘出来，我一看这个软件不错，我要把这个功能发扬光大，做成当时心目中的工程，于是我把那个软件逆向了一下，把里面 所需要的内容拿出来了。

所以说被破解不可怕，可怕的是被逆向。如果你的软件被逆向了，就会冒出多个与你的软件功能相同的软件，你所有的技术就都不存在了。

三、加密产品如何切入？

如果我们要开发一款加密产品，怎么做？

刚才我们把传统的加密软件都推翻了，我们说加壳的也不行，虚拟机的也不行，我们首先要考虑第一个问题，我们要用什么作为我们加密的输入。比方说我们可以考 虑，如果我用C++源码作为输入，搞得很难懂怎么样？这个辛苦点，因为你源码搞得再混乱，编译器会优化的，所以这一步是行不通的。所以说呢，多数程序就选 择了用最终的执行文件EXE作为输入，现在的加壳软件和虚拟机都用了这个方法，我很通俗的把他们所用的方法，加壳的软件叫做包粽子，EXE已经存在在那里 了，你想保护他，你包一层就可以了吗？虚拟机叫做挖窟窿。比如一个房子建好了，这个房子已经建好了，不是正在建，你感觉住着不牢靠，我把这两块砖敲下来， 换成石头的，这个就是安全的吗？所以我们认为他们的方式都是不合适的。在实际分析当中，也是有问题的。比如说函数占用的空间是2KB，通常虚拟机类软件， 把这2KB，填一些随机代码，这个函数的前面一个函数他不敢动，后面一个函数他也不敢动，这就是一个窟窿，一个优秀的分析者，他肯定能识别出这个窟窿，然 后我还没分析这个函数，已经知道这个函数有多大了，在加密的战争中你已经失败了。

分析了以上两种可能，我们感觉它那种方法不好，所以我想出来一个方法，就是用编译中间文件OBJ作为加密的输入。我后来没有了解，是不是到目前为止，只有 我一款软件用这个方法的，反正我是自己独立想出来的，我感觉这个方法很好。优点是什么？就是我加密的代码是无缝连接到工程中的。再一个就是我们分析OBJ 的格式，比起C++的源码会简单得多。属于我的OBJ文件中有一个符号，这个OBJ会告诉我这儿有一个符号。所以我认为反汇编OBJ比反汇编EXE是安全 的。

具体做法是，把OBJ文件解析，保留数据部分不变，反编译代码部分，然后扭曲变换成难读懂的代码，然后输出一个ASM，再调用ASM编译器生成新的OBJ文件，再LINK为最终目标文件。

如果你想这个代码安全，就不应该大段大段地使用那些容易透露你信息的数据，你可以把这些数据掩盖起来，或者用代码计算出来。

因为扭曲加密变换是采用OBJ作为输入。大家知道，库文件LIB实际上是多个OBJ文件的集合，这样我们可以把LIB中的OBJ逐个加密，再用LIB工具替换回去，使用这样的库编译我们的项目更安全。

我们分析一个程序，总是要先搞懂一些技术的库函数，找到printf、CString.Format、fopen等关键函数，这些基本函数找到了，理解一个软件就不难了，反之，如果连这些基本函数都找不到，或搞不懂，则分析工作无从下手。

四、遇到的问题

C++编译生成的OBJ，并不总是能从ASM编译得到，比如COMMON段，比如WEAK Symbol等，暂时使用改符号名的方法，把符号改为symbol-name-weak，编译为OBJ后再patch回来，把符号名改一下，编译完之后再 替换回来，这算是一个解决方案。

五、变形的思考

虚拟机变形，很强大，很复杂，这也是它的缺点。它的变换并不神秘，并不可怕。你也可以构思一个虚拟机，可以大胆地构思，假如说我有一个CPU是8位的，那 么这时候当你遇到一条32位的一条指令的时候，要想用你8位的CPU实现这个代码，就不得不编一长串的程序，完成32位下的一条指令。

它的倍率很高，但倍率不可调。我的选择，用多种低倍率的变换，迭代使用，这样倍率可随意调整，强度一点也不差。最重要的，我可以全文件低倍加密，重点部分高倍加密。

实际上要让代码难懂，并不需要那么麻烦。不就是要把代码扭曲吗？不就是要把代码混淆吗？难道非用虚拟机不可吗？我的意思是我们并不一定非要用虚拟机，我认 为虚拟机变换不过是精心设计的一套变换，不过是一套变换，一套规律，尽管这套规律非常复杂，但是你毕竟是一套规律，我只要有精力去学习，我肯定还是能搞懂 的。我认为与其我们用一套复杂的规律去对代码做加密变换，倒不如我们用多套简单的变换来做同样的事情。

用轻量的变换，然后再对少数参数做重点的变化，这是我的思想。

所以如果说有人给我一个软件，说它是加壳的，我肯定说这个没问题，有办法解决它。如果有人给我一个软件，用虚拟机加密的，我也会说这个没问题，因为多数函 数是明码，只有极少数是加密的。我把90%以上的函数都搞懂了，剩下的几个函数尽管是用虚拟机加密的，我知道入口点在哪里，我知道入口参数是什么，甚至我 也可以把它当成一个黑箱，看看它返回什么东西，这时候我已经搞懂了。

但是如果有人给我一个用我说的方法加密的软件，每一个函数都加了密，每一个简单函数都需要费很大精力才能搞得懂，我会说这个东西没办法做了，这是我的思路。

在实际的软件分析过程中，如果你看见一个高手在分析一个软件，过程是什么样子的呢？是一步一步去理解这个软件。先是找一些最简单的函数，把它搞懂，比如这 个函数是打开一个文件，这个函数是什么，肯定是先从这些最简单的函数着手，然后在这个过程当中，这个分析者逐步地增强信心，他的思路逐渐明确，他越来越有 信心，这个软件最后被搞定了。但是如果按照我的思路的话，他是不断地受到打击，他是举步维艰，就像我上面说的，如果他分析了一天，分析出一个函数，发现是 两个数相加，他会气坏了，不干了。

我们具体要做加密，我的做法是基本上是以函数为单位进行加密变换，我首先会对这个函数进行堆栈分析，就是我要知道它那些技术变量是怎么实现的，有一些冷僻 的汇编代码，汇编指令是无法识别的。下一步进行标志分析，也就是标志寄存器。如果我们每一步加密变换，都小心翼翼不敢去破坏这个标志的话，太受约束了，这 个变化就不会丰富多彩了。我们用高级语言，用C++写出来的代码，绝大多数是不依赖于标志寄存器的。

实际上，这里使用的加密变换，不过是一个由简入繁的过程，应该说，每个人都可以编出自己的一套变换，不过碰巧这是我写出来的变换罢了。这里的每一个变换都 不可怕，可怕的是我这种变换是可以迭代的。我起名字很简单，叫变换一、变换二、变换三，来了一个软件，准备加密他，来个一二一吧，先做一变换，再做二变 换，再做一变换，变换之后这个代码就非常可怕了。

可以想像，只要我们这套将引擎开发完成了，要想增加新的变形方法，简直是易如反掌。我们可以召集几个程序员开会，限定你们十分钟之内，给我想两个加密变 换。这个没有问题，由繁入简是唯一的，但是由简入繁方法太多了，经过一番复杂的运算，最后逆过来。所以说这个变换可以充分发挥我们的想像力。比方说你可以 让你的EAX总是对真正的EAX取个反。

经过以上几步变换，代码已经很难懂，但还是顺序的。再加一个变换，就是用JMP指令打乱。这时候已经分不出我这个函数从哪里开始，到哪里结束。你找不到call，好不容易找到一个，结果是假的。这时候分析者连一个函数都找不到了。

有人说，你为什么不一条指令一跳呢？我觉得一条指令一跳代码的膨胀量太大了，2K的代码非要变成2MB，我希望我们的变换在前面的一二一里面有技术含量，用跳转太没有技术含量了，我每三五条跳转一下也就够了。

最后一步叫做缠绕。以上用JMP打乱还只是本函数内部打乱，如果把多个函数缠到一起，就无法从内存区域划分一个个函数。

通过以上多种变换方案的组合、迭代，我们可以自由选择控制加密深度，一个100KB的软件，我们可以加密为200KB，2MB，甚至200MB，而且没有垃圾代码，这200MB代码都是有用的，如果要理解它，就都要分析，海量的代码使分析变为不可能。

我现在开发出来这一套扭曲加密变换之后，没有公开，也没有做大量的广告，只给很少的几个朋友说了说，并且有好多人有意跟我联系说，把这个东西卖给我吧。我 说不卖，第一个我认为一套加密软件，如果用户能够买到，能够下载，实际上已经不安全了。比方说最著名的那些加密产品都是有价钱的，当你分析一个软件，是用 这个虚拟机加密的，先买一套，然后我们看到是怎么加密的，先给它一个最简单的函数，看看怎么变换，跟踪一下，再加两行，看看怎么搞一下。也就是说破解者可 以用这种方法测试你的虚拟机加密软件的加密行为，那么这时候你这个加密实际上已经是不安全了，这是一个。就是说软件不卖，大家都拿不到，这时候我认为我的 加密是安全的，你没办法说，我拿一个小函数让它变换一下试一试，做不到，这是一个，这是一点，就是说你能够买到加密软件，它就是不安全的。比方说我们经常 需要打狗，一套软件是用加密狗加密的，破解者会买一个和你一模一样的狗，阅读一下这个狗的使用手册，提供了哪些调用函数，怎么调的，他学会使用了，他解你 的狗也就不难了。所以我认为加密软件是不能卖的。

再有一个，我认为我的这个扭曲加密变换，比他们的加密软件都牛。为什么这么说呢？因为刚才我们已经把他们的加密软件全部推翻了，加壳的也不行，虚拟机的也 不行。但如果用我这套东西加密的话，真正使破解者没办法分析了。并且我这个东西非常好用，你只要用VC编一个工程，然后把代码全过一遍，膨胀一下，再认 可，到时候就没法分析了。我有一个担心就是，万一我这个软件要是散布出去的话，市场上所有的我们用到的程序都变成用我这个东西膨胀的，那我们这帮高手不就 没饭吃了吗？

六、会不会影响效率？

一个软件中绝大多数代码，实际上都是只运行一遍，或者很少一遍的，你把一个软件整个加密两三倍，是不会影响效率的，针对现在快速的CPU来说，这点损失不 算什么，少数重点函数可以不加密，也可以的。当你一个函数，几兆的软件，只有两三个函数没有加密，破解者找都找不到这两个函数，效率不是问题。

七、用扭曲变换加密就安全了吗？

没有绝对的安全，只能说，这种加密方案，更方便全面保护你的软件，使逆向和破解都更难，经过扭曲变换加密的软件，对破解者和逆向者来说，更吓人，更累人。

 

本文主要内容整理自著名程序员刘涛涛先生在2008中国软件安全峰会（www.sinoit.org.cn）上的演讲。