ИФК: представленная ниже
статья была написана автором до-
вольно давно и поэтому не отра-
жает самых последних достижений
в области установки и снятия за-
щит. Однако, как нам представ-
ляется, она будет весьма полезна
начинающим программистам и хак-
керам.
С удовольствием предоставим
место в журнале для описания са-
мых последних достижений в этой
области.
┌──────────────────────────────┐
│ В. СИРОТКИН. │
│ ЗАЩИТА ПРОГРАММ │
│ (взгляд на проблему). │
└──────────────────────────────┘
Необходимое отступление...
Хочу сразу предупредить, что
автор всегда был и будет против
всяческих там, как програмных,
так и аппаратных защит. Любая
"крутая" защита рано или поздно
вскрывается, и чем она "круче",
тем сильнее желание хаккеров ее
снять.
Да и вообще, защитить надежно
и надолго программу для Спектру-
ма практически невозможно. Мож-
но, конечно, наворотить гору за-
щит, но чем сложней защита, тем
больше памяти она занимает в
ущерб головной программе. Но и в
этом случае, взлом защиты - это
лишь дело времени.
Да, программам нужна защита,
но не программно-аппаратная, а
ЮРИДИЧЕСКАЯ !
* * *
Но так как программы защи-
щают и еще долго будут защищать
именно всяческими программно-ап-
паратными методами, давайте рас-
смотрим, как это можно сделать.
В основном, все средства за-
щиты информации делятся на 3 ка-
тегории, которые тесно перепле-
таются и взаимодействуют друг с
другом.
Защитные меры делятся на:
1. Организационные, (тут и
юридические, и экономические, и
административные).
2. Программные (кодирование,
динамически изменяемая настрой-
ка, скрытые переходы, нестандар-
тное форматирование и т.д.).
3. Аппаратные (специальные
платы доступа, защищенные мик-
росхемы типа ULA, новейшая схе-
мотехника).
Первый способ защиты у нас в
стране находится еще в зачаточ-
ном состоянии, хотя на Западе он
является определяющим в деле
програмистского бизнеса.
Второй и третий пункты нераз-
рывно связаны между собой, и на
данный момент являются домини-
рующими в защите программ Спек-
трума.
Остановимся немного на аппа-
ратной защите.
Сам компьютер Спектрум изна-
чально представлял из себя "чер-
ный ящик" для непосвященных из-
за микросхемы ULA на плате. Та-
кая защита оказалась удачной, и
долгое время не могли полностью
"раскусить" схемотехнику этой
секретной микросхемы.
Сейчас, когда в стране "хо-
дит" не один десяток версий
Спектрума, совместимость с про-
тотипом, а значит и с програм-
мным обеспечением, как раз и оп-
ределяется, насколько правильно
аппаратно составлена схема из
дискретных элементов, заменяющая
микросхему ULA.
По этому же пути пошли разра-
ботчики компьютера "АТМ-ТУРБО",
важные узлы которого собраны на
микросхемах с заказной логичес-
кой прошивкой, которую невозмож-
но считать обычными способами,
(т.н. микросхемы ПЛИС).
Такая защита в конце концов
вскрывается, но она делает свое
дело, и определенное время раз-
работка остается недоступна для
пиратского копирования и прино-
сит денежный и моральный доход
своему автору.
Нас же в этой статье будет,
прежде всего, интересовать защи-
та программная.
Механизм защиты программного
обеспечения можно свести к сле-
дующим пунктам:
1. Блок защиты от "раздевания".
2. Блок защиты от копирования.
3. Блок ответной реакции на
"раздевание" или незаконное ко-
пирование.
1. В блок защиты от "раздева-
ния" входит огромное количество
методов и способов, которые ус-
пешно (или безуспешно) применя-
лись и применяются в программах
для Спектрума.
Это и нестандартные загрузчи-
ки с ленты, и шифрация, и приме-
нение недокументированных ко-
манд процессора, и самогенери-
рующиеся исполняемые команды, и
работа во ВТОРОМ прерывании, и
контроль времени исполнения от-
дельных кусков и многое-многое
другое.
Весь смысл такой защиты сво-
дится к тому, чтобы не дать хак-
керу быстренько раскусить глав-
ный модуль программы, а запуты-
вать хаккера, запутывать и не
давать возможности пользоваться
всяческими там Мониторами, От-
ладчиками и Трассерами.
По этому поводу написано уже
множество статей и книг, и мы
рассмотрим лишь некоторые прин-
ципы типичных защит, знание ко-
торых будет полезно начинающим
программистам.
ШИФРАЦИЯ.
Это, вообще, тема для тол-
стенной книги. В основном, в
программах шифрация идет по
принципу КСОРКИ (команда XOR).
Берется кусок программы и
ксорится - или с одинаковым зна-
чением, или со значением из ре-
гистра 'R', или со значением
числа, получаемого в результате
арифметико-логических действий.
В некоторых программах одна ее
часть ксорится со второй частью.
Но шифрация может происхо-
дить не только с помощью -XOR-
команды. Закодировать можно и с
помощью арифметических, логичес-
ких команд сдвига и ротации.
Типичным случаем "крутой"
ксорки является следующий при-
мер, взятый из одной программы.
148.
; Дизассемблированный листинг модуля дешифратора.
START DI ; запрет прерыванию
LD A,0 ; обнулим A
LD HL,DECODE+1 ; загрузим начальный адрес
; зашифрованного модуля
LD BC,#64 ; длина закодированного
; блока
LD R,A ; занести значение в
; регистр 'R'
LD A,R ; и сразу вернуть для работы
IM 2 ; прерывание ДВА
2
(Во-первых, сбивает с толку, во-
вторых, участвует в формировании
регистра 'R', в-третьих - может
зависнуть отладчик при трасси-
ровке и в-четвертых - первая ко-
манда расксоренного блока может
быть 'EI', и программа сразу
тогда уйдет на процедуру обра-
ботки прерывания).
148.
XOR #71 ; расшифруем первый раз
XOR HL ; расшифруем второй раз
LD (HL),A ; и запишем в память
INC HL ; увеличим адрес
; декодируемого блока
DECODE DJNZ ADRES ; вернемся, если весь
; блок не расшифрован
; далее следует зашифрованный блок
2
Посмотрев на листинг беглым
взглядом, можно и не увидеть, в
чем же здесь "крутая" заковыка.
А дело в том, что адрес, загру-
жаемый вначале в регистр 'HL',
указывает на значение смещения в
операторе DJNZ. Как раз с этого
заначения и начинается дешифра-
ция.
Что это дает ?
А то, что неизвестно, куда
замкнут цикл расксоривания. Ис-
пользование регистра 'R' для
формирования начального ключа
декодера не позволяет просле-
дить работу дешифратора в поша-
говом режиме. Точку останова
ставить тоже нельзя, так как она
изменится декодером или собьет
значение в регисте 'R'.
Дать отработать этому куску
полностью - тоже не выход: что
там идет первыми командами -
неизвестно! Единственное, что
можно сделать в этой ситуации
для "раскалывания", это...
А впрочем, поломайте голову
сами.
Данная программа может приме-
няться и как дешифратор, и как
шифратор в разные моменты време-
ни.
А если таких модулей в прог-
рамме много и они шифруют - де-
шифруют не только головной мо-
дуль, но и друг друга, то можно
с уверенностью сказать - легкой
победы у хаккера не будет.
ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА.
Данный метод включает в себя
команды 'JP', 'CALL' по динами-
чески изменяемым адресам и само-
генерирующиеся исполняемые кус-
ки программы (например, в ре-
зультате каких-то арифметичес-
ких действий). Сюда же можно от-
нести работу во ВТОРОМ прерыва-
нии, постоянный контроль особо
важных кусков методом подсчета
контрольной суммы и контроль
времени исполнения отдельных мо-
дулей программы ( по регистру
'R').
СКРЫТЫЕ (неявные) ПЕРЕХОДЫ.
Вместо команд 'JP', 'CALL'
можно использовать команды
'RET', 'RETN', 'RETI', предвари-
тельно записав в стек нужные ад-
реса, полученные каким-нибудь
заумным способом. Или же исполь-
зовать нестандартные входы в ПЗУ
SOS или ТРДОС, где лежат нужные
Вам команды.
ПРИЕМ "БАБЫ ЯГИ" или бег
впереди паровоза.
1. Стек определяется непос-
редственно в область исполняемых
команд, и данные, сохраняемые в
стеке, являются как бы частью
генерируемой кодовой последова-
тельности.
2. Для каждой подпрограммы
выделяется свой маленький стек,
лежащий сразу за самой подпрог-
раммой, выше по адресам.
Первый способ хорошо приме-
нять в самосоздающейся програм-
ме, которая при генерации испол-
няемого кода бежит вверх по ад-
ресам, а за ней следом бежит ее
стек, затирая следы модуля гене-
рации. А за стеком бегут коды
генерируемого модуля.
Программа, можно сказать, бе-
жит впереди паровоза.
Второй способ - не только за-
путывает взломщика, но и являет-
ся хорошей защитой от МАГИК
кнопки, так как при нажатии на
нее стек текущей подпрограммы
кончится, и будут затерты уже
рабочие коды.
ПУСТЫШКИ.
Включение в тело программы
важных на вид, но никогда не ис-
полнямых кусков, на которые ИМИ-
ТИРУЕТСЯ передача управления.
В теле пустышки должны при-
сутствовать "важные" подпрограм-
мы типа "печать", "обращение к
диску", "дешифрация" и др. для
привлечения внимания хаккера. На
разборку таких пустышек обычно
тратится много времени и отвле-
кается внимание от главного мо-
дуля.
Можно сделать и иначе. В тело
пустышки включить несколько осо-
бо важных ключевых команд с не-
явными переходами.
НЕСТАНДАРТНОЕ КОМПРЕССИРОВАНИЕ.
Обычно алгоритмы компрессии
программ для Спектрума основаны
на подсчете одинаковых повторяю-
щихся байтов и записи вместо
этого кодовой последовательнос-
ти - "вид байта" + "число повто-
ров этого байта". Но чтобы запу-
тать хаккера, можно придумать и
свой, отличный от других алго-
ритм компрессии. Это может быть
упаковка 2-х смежных байтов в
один, компрессия с использова-
нием специальных таблиц и т.д.
Это тоже сильно снизит темпы
вскрытия программы.
РАБОТА НА ЭКРАНЕ
(в экранном ОЗУ).
Это самый распостраненный ме-
тод защиты для Спектрума, и, по-
моему, этот метод еще остается
актуальным.
Здесь широкий простор для вы-
думки: можно встраивать исполня-
емые коды в спрайты, в шрифты, в
рисунки.
А когда этот рисунок или
спрайт будет выводиться на эк-
ран, передавать управление на
лежащую там программу. Это
сильно затруднит трассировку
программы отладчиком, если вооб-
ще трассировка станет возможна.
2. ЗАЩИТА ОТ КОПИРОВАНИЯ.
Все эти вышеперечисленные ме-
тоды предназначены для защиты
тела программы от взламывания,
но если эти меры еще сочетаются
с защитой от копирования, то
уровень защищенности программы
становится на порядок выше.
Защита магнитофонных прог-
рамм от копирования строится,
как правило, на изменении стан-
дартных констант сигнала считы-
вания или записи.
Из наиболее примечательных
защит можно привести такие, как:
"джерки тон" - плавающая часто-
та сигнала, избыточная длина мо-
дуля, добавление лишних байтов
после байта паритета, гло-
бальное изменение структуры сиг-
нала, турбо-загрузка, загрузка
задом-наперед и другие...
Не останавливаясь подробно на
магнитофонных защитах (об этом
написано уже много книг и бро-
шюр), перейдем сразу к рассмот-
рению защиты ДИСКОВОЙ.
Самые первые защищающие прог-
раммы работали по принципу иска-
жения информации в каталоге дис-
ка. Искажались величины "объем
файла в секторах" для БЕЙСИК-
программ и изменялись данные в
8-ом секторе нулевой дорожки
(байты "количество файлов на ди-
ске", байт "двухсторонний - од-
носторонний диск", байт "начало
и количество свободного места".
Весь каталог запутывался так,
чтобы копировщик не мог правиль-
но скопировать выбранную прог-
рамму.
Пример тому - программа CLO-
SE. Эта программа обнуляет 13-е
байты в БЕЙСИК-заголовках, иска-
жает байты "начало" и "количест-
во свободного места" на диске,
тип диска, количество файлов на
диске. Изменению также подверга-
ется имя первого файла на диске:
в него вводится "непечатающийся"
код.
Программы на диске после та-
кой защиты запускаются как обыч-
но, так как измененные байты в
процессе запуска не участвуют.
Это простая защита, но коман-
де ТРДОС "COPY" или копировщикам
типа MOA-SERVICE здесь уже де-
лать нечего. С такого диска надо
или снимать защиту, или (что
проще) скопировать его ТРЕКОВЫМ
копировщиком.
* * *
Следующим методом защиты яв-
ляется способ искажения всей ин-
формации в области каталога. Вся
служебная информация заголовков
забивается нулями или фальшивыми
данными.
В этом случае необходима
программа с именем 'boot', кото-
рая имеет "правильный" заголовок
и содержит в себе таблицу всех
"правильных" заголовков на дис-
ке. Эта программа должна иметь
загрузчик (естественно, НЕ на
БЕЙСИКЕ), который бы умел загру-
жать кодовые блоки программ с
диска, исходя из значений внут-
ренней таблицы.
Можно сделать несколько иначе
и написать для каждой программы
отдельный загрузчик в виде фай-
ла. Запомнить дисковые "коорди-
наты" этих файлов (это длина
блока, номер начального сектора,
начальный трек) и сразу же иска-
зить/стереть эти координаты из
каталога.
Для вызова этих загрузчиков
необходима головная программа, в
которой будет истинная информа-
ция о загрузчиках и процедура их
считывания и запуска.
Естественно, загрузчики дол-
жны быть зашифрованы и закодиро-
ваны, а то все вышеизложенное
потеряет всякий смысл.
Но и в этом случае потреко-
вое копирование всего диска сво-
дит такую защиту на нет !
Логическим продолжением вы-
шеприведенного метода стал спо-
соб расположения загрузчиков или
на служебных дорожках диска
(83-85 цилиндры) и/или в нестан-
дартных секторах (номер сектора
больший чем 16, и/или длина сек-
тора <> 256 байтам).
В этом случае необходима
программа нестандартного форма-
тирования, а это, как Вы пони-
маете, работа на самом низком
уровне, через ПЗУ ТРДОС.
Диски с такой защитой "не бе-
рутся" обычными трековыми копи-
ровщиками и являются достаточно
защищенными для коммерческого
распостранения.
С точки зрения хаккера такой
диск копируется достаточно лег-
ко. Необходимо просканировать
структуру формата всех дорожек
диска (например, программой
"ADS" или через команду ВГ93
"ЧТЕНИЕ ДОРОЖКИ ЦЕЛИКОМ"; #E0),
выудить все "неправильные" сек-
тора и дорожки.
Далее отформатировать диск с
аналогичным форматом и, скопиро-
вав сначала защищенный диск
обычным трековым копировщиком,
докопировать все "неправильные"
сектора и дорожки при помощи
функций ТРДОС (C = #05 - чтение
сектора и C = #06 - запись сек-
тора).
Высшим программным пилотажем
в деле защиты является способ
глобального изменения способа
форматирования.
Например, в область "пробе-
лов" заносятся байты, отличные
от байта #4E. Изменяется длина
"пробела". Тип сектора (т.е. его
длина) указывается байтом,
большим чем 3, что, в принципе,
указывает на величину сектора >
1024. Байт "сторона диска" и
"номер дорожки" тоже указывают-
ся "с потолка"...
Головная же программа на та-
ком диске должна опрашивать эти
нестандартные величины и прихо-
дить к выводу: "родной или не
родной это диск?".
Для копирования такого диска
Вам потребуется знать не только
точные номера секторов, их дли-
ну и количество на дорожке, но и
вообще всю структуру формата.
Выход тут один - скопировать
формат каждой дорожки бит в бит.
Сделать такую программу не так
уж и сложно, надо помнить только
один момент:
КАК БЫ НИ БЫЛ ИЗМЕНЕН ФОРМАТ,
НЕКОТОРЫЕ БАЙТЫ И ИХ ПОСЛЕДОВА-
ТЕЛЬНОСТЬ ЯВЛЯЮТСЯ
ОБЯЗАТЕЛЬНЫМИ !!
Обязательными являются байты
(уже записанные) и их последова-
тельность (по порядку следова-
ния):
#A1,#FE -адресная метка индекса,
данные о дорожке и секторе;
#A1,#FB -адресная метка данных.
Вывод отсюда прост и очеви-
ден...
Да простят меня многие, кто
защищает свои диски от копирова-
ния - ниже я привожу краткий ал-
горитм универсального, всефор-
матного копировщика дисков.
1. Прочитать командой кон-
троллера #E0 всю дорожку цели-
ком в ОЗУ, через подпрограмму
ТРДОС #3FDB <#3FE5> (дать коман-
ду 4-5 раз для верности).
2. По меткам IAM определить:
сколько секторов на дорожке,
длину секторов и НОМЕРА секто-
ров. Запомнить где нибудь полу-
ченные данные.
3. Программно проанализиро-
вать и изменить считанный дамп:
а) если байт МЕНЬШЕ, чем #F4 -
оставить без изменения;
б) если байт РАВЕН #A1, вместо
него вписать #F5 и вписать по
adrs-1 и adrs-2 от этого места
то же самое, если по adrs+1 код
#FE или #FB;
в) если байт РАВЕН #FE - оста-
вить;
г) если байт РАВЕН #FB - оста-
вить;
д) вместо ШЕСТОГО байта (пер-
вые байты от #A1; #FE) ПОСТАВИТЬ
байт #F7 (здесь должны быть 2
байта контрольной суммы);
е) далее Вы должны просто про-
пустить область данных. Длина
области зависит от типа сектора
и ПЕРВЫЙ БАЙТ ПОСЛЕ области
ДАННЫХ НЕОБХОДИМО заменить бай-
том #F7 (2 байта контрольной
суммы);
ж) Перейти к пункту "а)" и пов-
торять до тех пор, пока не кон-
чится весь дамп дорожки.
4. Теперь, когда дамп форма-
та у нас готов, записать его на
соответствующую дорожку другого
ДИСКА командой #F4 через под-
программу TRDOS #3FC0 <#3FCA>
(повторить запись 4-5 раз для
верности).
- Проанализировать, какие номе-
ра секторов проставлены в форма-
те и их количество.
- Считать с копируемого диска
соответствующие сектора (можно
даже функцией ТРДОС, но только
по ОДНОМУ сектору) в отведенный
буфер в ОЗУ.
- Записать соответствующие сек-
тора из буфера ОЗУ на диск с на-
шим форматом.
- Повторить все снова для ос-
тальных дорожек.
Данную программу целесообраз-
но настроить для ДВУХ дисково-
дов, но можно и для одного (тог-
да у Вас через 3 минуты заболит
рука, меняющая диски в дисково-
де).
Дальнейшее усложнение защит-
ных мер от копирования можно
направить по пути "лазерных ды-
рок" и "плавающих байтов'. Мож-
но также пойти по пути записи в
область пробела байтов больших,
чем #F4 (без участия микросхемы
ВГ93 - иначе не получится).
Но и для этих способов защи-
ты найдутся контрмеры. Можно
только признать, что не оскуде-
ла земля хаккерами. Да и арсенал
средств снятия защит гораздо бо-
лее изощрен и многочисленен, чем
арсенал для их установки.
В заключение этой статьи нес-
колько слов о последнем блоке в
комплексе защит. Это блок "от-
ветной реакции" на взламывание
или незаконное копирование. Тут
уж широкий простор для фантазии:
от угрожающих надписей, гудков,
попыток стирания/форматирования
диска до попыток "сломать" дис-
ковод, давая ему команды "выйти
на 255 цилиндр" или "найти 243
дорожку".
