Метод защиты программных средств на основе запутывающих преобразований

Недостаток этих двух методов в том, что они не устойчивы к методам статического и динамического анализа программ, что может привести к уда­лению, искажению и эмулированию новых водяных знаков и отпечатков пальца.

18

Установка подлинности кода (tamper-proofing) заключается в том, что в программу помещается процедура проверки целостности самой программы, что позволяет определить, была ли программа изменена (были ли внесены какие либо изменения в ее код). Если эта процедура обнаруживает, что в про­грамму внесены изменения, она делает ее не функциональной. Это позволяет защитить программный продукт, от изменений со стороны злоумышленника.

Недостаток этого метода состоит в том, что достаточно определить точ­ку вызова процедуры проверки, изменить условие проверки или обойти его.

Шифрование (enciphering) программного кода используется для того чтобы предотвратить вмешательство в программу, а также усложнить изуче­ние злоумышленником того, как устроена программа, как она работает, какой реализован в ней метод защиты и т.д.

Данный метод защиты предусматривает зашифровывание кода про­граммы, после чего она в зашифрованном виде поставляется пользователям. При запуске зашифрованной программы выполняется процедура расшифров­ки программы, которой потребуется ключ для расшифровки запускаемой программы. Ключ обычно представляет собой последовательность байтов (символов), которая генерируется в результате определенных (математиче­ских) операций. Он может быть привязан к уникальным характеристикам компьютера пользователя. При этом такой способ генерации ключа, создает определенные неудобства для пользователей, так как могут возникнуть труд­ности при использовании такой программы, на другом компьютере.

Способ шифрования программ имеет недостатки, одним из которых яв­ляется то, что у злоумышленника есть возможность, после приобретения ли­цензионной копии программы, произвести извлечение расшифрованных час­тей программы в процессе ее работы из памяти.

В большинстве случаев для обхода защиты, злоумышленнику требуется изучить принцип работы ее кода, и то, как она взаимодействует с самой за­щищаемой программой, этот процесс изучения называется процессом ревер­сивной (обратной) инженерии.

19

Обфускация (obfiiscation - запутывание) - это один из методов защиты программного кода, который позволяет усложнить процесс реверсивной ин­женерии кода защищаемого программного продукта [70].

Суть процесса заключается в том, чтобы запутать программный код и устранить большинство логических связей в нем, то есть трансформировать его так, чтобы он был очень труден для изучения и модификации посторон­ними лицами.

Запутывание, как метод защиты ПС, можно считать сравнительно новым и перспективным. Обфускация соответствует принципу экономической целе­сообразности, так как ее использование не значительно увеличивает стои­мость программного продукта, и позволяет при этом снизить потери от пи­ратства, а также плагиата в результате кражи уникального алгоритма работы защищаемого программного продукта [92].

Так как код, получаемый после осуществления запутывания, над одной и той же программой разный, то процесс запутывания можно использовать для быстрой локализации нарушителей авторских прав. Для этого определя­ют контрольную сумму каждой копии программы прошедшей запутывание и записывают ее вместе с информацией о покупателе в соответствующую базу данных. После этого для определения нарушителя, достаточно будет, опре­делив контрольную сумму нелегальной копии программы, сопоставить ее с информацией хранящейся в базе данных.

Процесс запутывания может быть осуществлен на:

-  низком уровне, когда процесс осуществляется над ассемблерным ко­дом программы, или даже непосредственно над двоичным файлом программы хранящим машинный код;

-  высоком уровне, когда процесс осуществляется над исходным кодом программы, написанном на языке высокого уровня.

Осуществление запутывания на низком уровне считается трудно реали­зуемым по причине того, что должны быть учтены особенности работы

большинства процессоров, так как способ запутывания, приемлемый на од­ной архитектуре, может оказаться неприемлемым на другой.

Проведенный анализ существующих известных методов позволил про­вести их условную классификацию. Все вышеперечисленные программные методы защиты информации, их преимущества и недостатки приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1- Программные методы защиты информации. Преимущест-

ва и недостатки.

21

1.3 Анализ программных средств как объекта защиты

При анализе ПС как объекта защиты будем использовать понятия, оп­ределенные в стандартах [18, 91]. Стоит отметить, что понятия объект за­щиты, нарушитель и средства защиты тесно связаны между собой.

Поскольку защита ПС вне доверенной вычислительной среды исклю­чает возможность использования вспомогательных аппаратных средств и может опираться только на свойства самого ПС, первостепенное значение приобретает объект защиты и его свойства.

Сущность объекта защиты и его взаимосвязь с остальными субъекта­ми и объектами безопасности может быть раскрыта через группы свойств уязвимости и защищенности [3, 68, 69].

Большинство свойств ПС определяются их двойственной природой: ПС обладают как свойствами алгоритмов - в процессе выполнения реали­зуют некоторую функцию, так и данных - хранятся в файле на магнитном носителе или занимают некоторую область оперативной памяти [55, 62, 68, 69]. Соответственно различают понятия функции и текста ПС.

Свойствами уязвимости ПС являются: легкость модификации и копи­рования текста ПС, отсутствие независимости функционирования, откры­тость семантики текста ПС на уровне операторов и обращений к операци­онной системе [62].

Эти свойства обуславливаются тем, что к тексту ПС применимы все операции, выполняемые над данными. ПС не являются самостоятельно функционирующими объектами, для их функционирования, в том числе для реализации функций защиты, необходимо интерпретирующее средст­во (процессор), другие вспомогательные программные и аппаратные сред­ства, образующие среду исполнения, или вычислительную среду. Текст ПС должен интерпретироваться в вычислительной среде. Для универсаль­ной вычислительной среды правила интерпретации общеизвестны, следо-

22 вательно, семантика операторов становится доступной пользователю, кон­тролирующему вычислительную среду.

Свойствами защищенности ПС являются: семантический разрыв ме­
жду функцией ПС и функцией операторов, динамичность структуры ПС,
£              способность к самоинтерпретации и самомодификации.[3, 68]

Семантика функций ПС и семантика операторов, составляющих ис­
ходный текст ПС различны. Любое ПС предназначено для решения задачи
некоторой предметной области. Соответственно алгоритм ПС оперирует
объектами этой области. В то же время, интерпретирующее устройство
оперирует кодированными представлениями этих объектов (кодами). Ко­
ды объектов различной природы представляются одинаково и различаются
Ф              только по контексту использования. Таким образом, наблюдается разрыв

между семантикой данных и их представлением. Соответственно сущест­вует разрыв между семантикой функции ПС и семантикой операторов, со­ставляющих текст ПС.

Свойство динамичности структуры обуславливается наличием в язы­
ках программирования конструкций, реализующих динамические связи.
Такими конструкциями являются косвенный переход (переход по вычис­
ленному адресу) и косвенное обращение к данным (обращение по вычис-
"*              ленному адресу).

Свойство самоинтерпретации и самомодификации является следстви­ем двойственной природы ПС. С одной стороны, ПС являются способом задания алгоритмов и могут описывать правила интерпретации данных. С другой стороны, ПС сами представляют собой данные. В результате ПС

могут обрабатывать (интерпретировать) сами себя.

І

Для ПС вне доверенной вычислительной среды актуальны следующие

угрозы:

23

-         несанкционированный отказ в доступе - нарушитель может от­казать в предоставлении ресурса, необходимого для реализации функции ПС;

-         несанкционированная модификация - нарушитель может заме­нить, добавить или удалить некоторые символы ПС, что приво­дит к искажению алгоритма или данных ПС;

-         несанкционированное копирование - нарушитель может создать копию текста ПС, что ставит под угрозу авторские права на ПС;

-         несанкционированное ознакомление - нарушитель может озна­комиться с деталями реализации структуры ПС и функционирования.

Исходя из рассмотренных свойств ПС как объекта защиты и угрозах актуальных для ПС можно утверждать, что вне доверенной вычислитель­ной среды защита ПС от несанкционированного отказа в доступе невоз­можна из-за отсутствия независимости функционирования. Защита от уг­роз несанкционированной модификации, копирования и ознакомления может быть обеспечена при условии скрытности деталей реализации ПС.

Таким образом, основной проблемой защиты ПС вне доверенной вы­числительной среды является обеспечение скрытности деталей реализации ПС. Эффективным способом решения проблемы защиты ПС программны­ми методами является применение преобразований текста ПС или запуты­вающие преобразования.

Для решения задачи получения несанкционированной модификации, копирования и ознакомления применяются средства анализа программно­го кода. Рассмотрим средства анализа программного кода, которые ис­пользуют при исследовании ПС.

В настоящее время используется следующая классификация средств анализа программного кода [55]:

-              инструменты динамического исследования;

24

-         инструменты статического исследования;

-         прочие инструменты.

К инструментам динамического исследования относятся отладчики [43, 88], программы-мониторы для мониторинга активности исследуемой программы и эмуляторы, представляющие собой виртуальную машину для выполнения исследуемых функций.

К инструментам статического анализа относятся дизассемблеры, преобразующие двоичный код программы в мнемотическое представление [31], программы получения статической информации об образе исполняе­мого файла.

К прочим инструментам относятся статистический анализ, программы для получения двоичного образа программы из памяти для его последую­щего анализа путем статического или динамического инструмента [48, 67].

1.4 Анализ структуры программных систем защиты информа­ции

Программная система защиты от несанкционированного доступа [26] представляет собой комплекс средств, предназначенный для затруднения несанкционированного доступа. Структурная схема программной системы защиты от несанкционированного доступа [17, 42, 48, 49, 74] приведена на рисунке 1.1.

Подсистема внедрения управляющих механизмов представляет собой комплекс программных средств, предназначенный для подключения вне­дряемого защитного кода к защищаемому программному модулю.

Внедряемый защитный код - это программный модуль для противодействия попыткам нелегального доступа.

Подсистема реализации защитных функций представляет собой про­граммную секцию, решающую задачу распознавания легальности доступа.

25

Блок защиты логики работы от анализа предназначен для противодей­ствия применяемым для анализа системы защиты средствам исследования.

Блок установки характеристик среды устанавливает факт легальности доступа к защищаемой программе.

Блок сравнения характеристик среды проверяет наличие оригиналь­ной для ЭВМ информации.

Блок ответной реакции реализует ответные действия системы защиты на попытки несанкционированного доступа.

*

L

Система защиты от НСД
I              —

Подсистема внедрения управляющих механизмов

Внедряемый защитный код

Подсистема реализации за­щитных функций

і             

Блок защиты логики работы от анализа

Блок установки

характеристик

среды

Блок сравнения ха­рактеристик среды