Обфускация как метод защиты программного обеспечения
Или то, почему вы не можете издать свою улучшенную версию Counter Strike и уехать жить на Гавайи.
О чём речь?
Обфуска́ция (от английского obfuscate — делать неочевидным, запутанным, сбивать с толку) в широком смысле — приведение исходного текста или исполняемого кода программы к виду, сохраняющему её функциональность, но затрудняющему анализ, понимание алгоритмов работы и модификацию при декомпиляции.
Красивый пример из Википедии кода, прошедшего обфускацию.
Далее в программе
Зачем это нужно?
Как это должно работать?
Как это работает?
Состояние дел сейчас
Зачем это нужно?
Как известно, одним из основных методов взлома программного обеспечения является исследование кода, полученного в результате работы дизассемблера на предмет уязвимостей. На основе такого когда нетрудно, например, составить программу генерации ключей активации коммерческого программного обеспечения или, наоборот, внести в исполняемый файл изменение — патч, позволяющий злоумышленникам отключить «нежелательные» модули исходной программы.
Всему вышеперечисленному как раз и может противодействовать специальная программа — обфускатор.
Так же, алгоритмы обфускации активно используются не только для затруднения анализа кода, но и для уменьшения размера программного кода, что, в свою очередь, активно используется при разработке различных веб-сервисов и баз данных.
Как это должно работать?
Как понятно из вышесказанного, методы обфускации должны усложнить код, преобразовав его таким образом, чтобы скрыть от третьих лиц логику его работы.
В идеале хотелось бы, чтобы программа, прошедшая обфускацию, давала бы не больше информации нежели чёрный ящик, имитирующий поведение исходной программы. Гипотетический алгоритм, реализующий такое преобразование называется «Обфускация чёрного ящика». Декомпиляция зашифрованной таким образом программы дала бы злоумышленникам не больше информации, чем декомпиляция клиента мессенджера, представляющего собой лишь обёртку над апи «настоящего» приложения, что бы полностью решило поставленную в предыдущем блоке проблему. Однако показано [3] , что реализация такого алгоритма для произвольной программы невозможна.
Как это работает
Большинство методов обфускации преобразуют следующие аспектов кода:
• Данные: делают элементы кода похожими на то, чем они не являются
• Поток кода: выставляют исполняемую логику программы абсурдной или даже недетерминированной
• Структура формата: применяют различное форматирование данных, переименование идентификаторов, удаление комментариев кода и т.д.
Инструменты обфускации могут работать как с source или байт кодом, так и с бинарным, однако обфускация двоичных файлов сложнее, и должна варьироваться в зависимости от архитектуры системы.
При обфускации кода, важно правильно оценить, какие части когда можно эффективно запутать. Следует избегать обфускации кода, критичного относительно производительности.
Методы
1. Преобразование данных
Одним из наиболее важных элементов обфускации является преобразование данных, используемых программой, в иную форму, оказывающее минимальное виляние на производительность кода, но значительно усложняющее хакерам возможность обратного инжинирнга.
По ссылке можно ознакомится с интересными примерами использования двоичной формы записи чисел для усложнения читабельности кода, а так же изменений формы хранения данных и замены значений различными тождественными им выражениями.
2. Обфускация потока управления кодом
Обфускация потока управления может быть выполнена путем изменения порядка операторов выполнения программы. Изменение графа управления путем вставки произвольных инструкций перехода и преобразования древовидных условных конструкций в плоские операторы переключения, как показано на следующей диаграмме.
3. Обфускация адресов
Данный метод изменяет структура хранения данных, так чтобы усложнить их использование. Например алгоритм, может выбирать случайными адреса данных в памяти, а также относительные расстояния между различными элементами данных. Данный подход примечателен тем, что даже если злоумышленник и сможет «декодировать» данные, используемые приложением на каком-то конкретном устройстве, то на других устройствах он всё равно не сможет воспроизвести свой успех.
4. Регулярное обновление кода
Этот метод предотвращает атаки, регулярно выпуская обновления обфусцированного программного обеспечения. Своевременные замены частей существующего программного обеспечения новыми обфусцированными экземплярами, могут вынудить злоумышленника отказаться от существующего результата обратного анализа, так как усилия по взлому кода в таком случае могут превысить получаемую от этого ценность.
5. Обфускация инструкций ассемблера
Преобразование и изменение ассемблерного когда также может затруднить процесс обратного инжиниринга. Одним из таких методов является использование перекрывающихся инструкций (jump-in-a-middle), в результате чего дизассемблер может произвести неправильный вывод. Ассемблерный код также может быть усилен против проникновения за счёт включения бесполезных управляющих операторов и прочего мусорного кода.
6. Обфускация отладочной информации
Отладочную информацию можно использовать для обратного проектирования программы, поэтому важно блокировать несанкционированный доступ к данным отладки. Инструменты обфускации достигают этого, изменяя номера строк и имена файлов в отладочных данных или полностью удаляя из программы отладочную информацию.
Заключение
Я не стал описывать историю развития различных подходов к обфускации, так как на мой взгляд, она неплохо отражена в уже существующей на Хабре статье.
Данная статья была написана в 2015 году, и мне не удалось найти в интернете существенного количества статей и иных материалов на тему моего поста, накопившихся за это время. На мой взгляд, в наш век всё большую популярность приобретает разработка всевозможных веб приложений, которые мало нуждаются в обфускации в качестве метода защиты информации. Однако как раз таки сжатие исходного кода программ, при помощи методов обфускации в таких приложениях зачастую оказывается полезным.
В заключение, хотел бы добавить, что при использовании методов обфускации не следует пренебрегать и прочими методами защиты вашего кода, ведь обфускация далеко не серебряная пуля в вопросе защиты программ от взлома.
Ссылки и источники
[3] Barak B., Goldreich O., Impagliazzo R., Rudich S., Sahai A., Vadhan S. and Yang K. «On the (im) possibility of obfuscating programs.» CRYPTO 2001.
Защита приложения. Часть 2. Обфускация
Обфускация — следующий уровень защиты приложения. Недостаточно защитить данные паролями и привязкой к железу: такую защиту легко обойти, пронанализировав код. Мы писали об этом в предыдущей статье — «Защита приложения. Часть 1». Чтобы код нельзя было так просто просмотреть и понять — запутывайте его. Для этого и была придумана обфускация, набор методов, которые превращают понятный код в непонятную кашу.
Обфускация имеет под собой серьёзные теоретические основания. Важно не только выполнить основную задачу — запутать код, но и при этом не нанести серьёзного урона как скорости, так и функциональности приложения.
Наибольшую популярность в деле обфускации получил метод Колберга. Пусть ваша программа — А, тогда задача сводится к созданию выходного кода A’ с использованием преобразований T1, T2…Tn, опирающихся на использование библиотек L1, L2…Ln. Эффективность процессов оценивается функциями E1, E2…En. Множественность возникает из-за разбиения кода на разные по важности фрагменты, оцениваемые функциями I1, I2…ln. Так мы обеспечим максимальную защиту важнейшим участкам, при этом постараясь не проиграть в быстродействии.
Виды обфускации
Преобразования бывают четырех видов:
- лексическая обфускация;
- преобразование данных;
- преобразование управления;
- профилактическая обфускация.
Лексическая обфускация — замена названий переменных и функций. Например, понятная раннее final_cost[positions] превращается в бездушную f5rq[zlp]. Или вот ещё сравните:
А если переменных не две, а полтора десятка? Читать и понимать такое сложно. Этот вид обфускации простой для быстрого применения, но малоэффективный: меняются только названия методов, а общая схема работы остается неизменной. Современные IDE умеют искать использования методов в коде, это очень упрощает анализ обфусцированного кода. Обход такой обфускации вопрос времени.
Преобразование данных более сложная и эффективная операция. Она включает в себя изменение и создание новых типов данных и применение к ним комбинаторики. Например, число 9 можно представить, как 10000000001 (количество нулей), 210019 (двоичное число между идентификаторами начала и конца), 32 (3 2 ) и ещё огромным количеством способов. Или замена выражения i=1 для простого цикла перечисления на i0=21 c последующим представлением через другие константы — i=i0/i1-i2, где i1=7, i2=2. Что касается типов данных, то в простейшем случае можно представлять 32-битные числовые данные перемножением 16-битным на некоторую переменную со значением 16.
Преобразование управления — нарушение естественного хода программы, для чего используются непрозрачные предикаты. То есть это случай, когда результат исполняемых действий трудно предугадать в ходе заданной процедуры. В простейшем случае это создание дополнительных блоков кода: в одном выполняются вычисления, в другом происходит наследование, а в каком-то общем — несколько ложных операций, лишь одна из которых действительная. В более сложных ситуациях создаётся комплексная карта замещений и трансформаций, до неузнаваемости меняющих общую структуру кода.
Профилактическая обфускация защищает ваш код от деобфускации специальными программами-деобфускаторами. Они основываются на обнаружении неиспользуемых кусков кода, нахождении наиболее сложных структур (фрагментов максимальной важности) и анализе статистических и динамических данных. Именно борьба с этими операциями — наиболее сложный и эффективный процесс обфускации. Здесь необходимо максимально точно подойти к анализу исходных данных, задействовать максимум предоставленных ресурсов, учесть подходы потенциальных оппонентов.
Без опыта ручной обфускации создать непроходимый лабиринт не получится, требуется помощь специалистов. В сети можно отыскать массу бесплатных, платных и взломанных обфускаторов. Последний вид наиболее бесполезен: программа защиты, не способная защитить себя — сомнительный выбор. Бесплатные обфускаторы неплохи, но в силу своего распространения имеют универсальный и не самый сложный подход. Плюс, надежность процедуры запутывания также можно поставить под вопрос — если программа легко доступна, то ее алгоритмы несложно проанализировать и найти обратный алгоритм. Поэтому, если вы действительно собрались хорошо заработать на своем коде — не пожалейте денег на организацию грамотной обфускации.
Хорошо запутанная программа, закрытая надёжным паролем — уже головная боль для потенциального взломщика. Но и обфускация еще не финальный оплот защиты.
В следующей части — защита от отладчиков, протекторы, лицензии и программы слежения.
А тем, кто определился с тем, что хочет стать программистом, рекомендуем профессию «Веб-разработчик».
Обфускация и деобфускация кода: всё про этот метод защиты ПО
Что такое обфускация? Это процесс «запутывания» кода. Но когда мы размышляем об обфускации, то в любом случае появляется вопрос: а существует ли обратный процесс, чтобы можно было «распутать» «запутанный» код?
Однозначного ответа на этот вопрос нет. То есть, программы для выполнения обфускации есть, а таких программ, чтобы обфусцированный код приводили в первозданный образ – нет. Однако сам процесс деобфускации существует.
Под деобфускацией понимают процесс при котором «запутанный» код становится более читабельным и понятным. По сути, это и есть процесс оптимизации кода, который рассчитан на удаление всего лишнего из кода. А как мы помним, при обфускации добавляется много «мусорного» ненужного кода, который затрудняет чтение кода программы.
В большинстве компиляторов процесс оптимизации кода встроен по умолчанию. Поэтому считается, что обфускация программ на высокоуровневых языках программирования менее продуктивна, так как после прохождения кода программы через компилятор он подвергнется оптимизации.
Получается, что деобфускация кода — это и есть оптимизация кода. Но и это еще не все. К процессу деобфускации кода можно отнести еще процедуру декомпиляции программного кода. При декомпиляции программ из двоичного кода на выходе получается более-менее понятное представление исходного кода программы на каком-либо языке программирования высокого уровня. А это значит, что процед уру реверсивной инженерии после декомпиляции осуществить легче.
Также к процессу деобфускации подключаются дополнительные инструменты в виде статического и динамического анализа программ.
В конечном итоге получаем, что деобфускация — это не какая-то конкретная программа, а это комплекс мер, связанных с оптимизацией, декомпиляцией и анализом обфусцированного кода.
Заключение
Обфускация кода — это всего лишь дополнительный инструмент для защиты кода от постороннего несанкционированного вмешательства. В качестве единственного инструмента защ иты да нный процесс практически не имеет ценности. Но в совокупности с другими инструментами защиты он существенно снижает вероятность изучения исходного кода программы.
Мы будем очень благодарны
если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.