Защита программ от несанкционированного копирования

В общем случае система защиты от несанкционированного копирования представляет собой комплекс средств, предназначенный для затруднения (в идеале — предотвращения) нелегального копирования (исполнения) защищаемого программного модуля, с которым она ассоциирована.

Обобщив сведения из различных источников можно предложить следующую структуру системы защиты от несанкционированного копирования.

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, задача которого состоит в противодействии попыткам запуска (исполнения) нелегальной копии защищаемой программы.

Подсистема реализации защитных функций представляет собой программную секцию, решающую задачу распознавания легальности запуска защищаемой программы.

Рис. 2 Структура системы защиты от несанкционированного копирования

Подсистема противодействия нейтрализации защитных механизмов предназначена для борьбы с возможными попытками нейтрализации системы защиты от несанкционированного копирования и/или её дискредитации.

Блок установки характеристик среды отвечает за получение характеристик, идентифицирующих вычислительную среду.

Блок сравнения характеристик среды устанавливает факт легальности запуска защищаемой программы.

Блок ответной реакции реализует ответные действия системы защиты на попытки несанкционированного исполнения защищаемой программы.

Наличие системы защиты подразумевает наличие злоумышленника, который будет пытаться каким-то образом нейтрализовать защиту для решения задачи несанкционированного копирования. При этом необходимо отчётливо понимать, что не существует абсолютно стойкой защиты, а существуют защиты, время преодоления которых по затратам труда и машинного времени сравнимы с разработкой системы, аналогичной защищённой. Данное положение приводит к парадоксальному на первый взгляд результату — вероятность нейтрализации защиты у элементарных программных продуктов со средним уровнем защищённости гораздо ниже, чем у сложных программ с высоким уровнем защиты.

В отдельных случаях, при относительно невысокой цене одной копии, конечному пользователю бывает выгоднее купить необходимое число инсталляций, чем оплачивать квалифицированный труд хакера.

Поскольку стойкость системы защиты определяется стойкостью каждого её элемента, то в качестве объекта атаки может использоваться любая из описанных подсистем. Здесь необходимо отметить неоднородный уровень как самих идей, лежащих в основе той или иной подсистемы, так и их реализаций, что, в первую очередь связано с развитием приёмов, методов и средств для нейтрализации систем защиты. Учитывая современное состояние вопроса, наиболее актуальной задачей, с точки зрения автора, является разработка подсистемы внедрения управляющих механизмов системы защиты и подсистемы установки характеристик среды, хотя остальные подсистемы должны быть разработаны не менее тщательно. Показательным примером является блок ответной реакции, который может как просто выводить сообщение о незаконности копии (что моментально выдаёт присутствие системы защиты), так и предпринимать более сложные действия, позволяющие на определённое время замаскировать наличие защиты, увеличивая тем самым время атаки.

Но если функционирование блока ответной реакции может влиять на надёжность системы лишь косвенным образом, то зачастую самым слабым местом всей системы является блок сравнения характеристик среды и именно против него в первую очередь направлены атаки злоумышленников.

Подсистема внедрения управляющих механизмов.

Системы защиты от несанкционированного копирования можно классифицировать по способу внедрения защитного механизма:

встроенная (внедряется при создании программного продукта);

пристыковочная (подключается к уже готовому программному продукту).

Наибольшую популярность в последнее время приобрели системы второго типа. Это обусловлено рядом преимуществ, которые даёт их использование:

простота тиражирования программных систем защиты на объекты заказчика и разработчика;

простота технологии применения;

обеспечение достаточного уровня защищённости данных в силу специализации разработчиков;

более оптимальное соотношение «надёжность функционирования/затраты на разработку» по сравнению со встроенными системами, подготовленными непрофессионалами.

Рассмотрим способы установки защитных механизмов в защищаемые программные модули.

Одним из вариантов встраивания пристыковываемого модуля в исполняемый модуль является дописывание его по вирусному принципу. [4] (Естественно, из рассмотрения исключаются варианты, при которых программа перестаёт работать или нарушается логика её работы.) При этом код защиты дописывается в некоторую область защищаемого файла и защищаемый файл модифицируется таким образом, чтобы управление передавалось на пристыкованный модуль защиты, который проверяет легальность копии, и в случае положительного ответа передаёт управление на исполняемый модуль. Такой подход к внедрению в исполняемые файлы имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, исходный код защищаемой программы остаётся практически в неизменном виде, что значительно упрощает нейтрализацию защиты. Во-вторых, если предполагается защищать файлы большого размера и, как следствие, со сложной (может быть и с оверлейной) структурой, то необходимо учитывать то, что код, находящийся в конце загружен не будет, а значит программный модуль не будет отработан. Некоторые недостатки можно устранить, если писать в начало программы не одну команду перехода, в весь код защиты. При этом необходимо модифицировать таблицу перемещения (которая находится в конце заголовка EXE-файла), в случае если защищается файл типа EXE.

Основным недостатком защит такого типа является то, что они могут быть нейтрализованы динамически, путём определения момента, когда защитная часть уже отработала и начал выполняться сам защищаемый код. Примером такого подхода к нейтрализации защит являются программы SNAPSHOT и INTRUDER. Основная идея метода, реализованного в подобных программах, заключается в двукратной загрузке исследуемого модуля по разным адресам памяти с последующим вычислением всей необходимой информации на основе анализа дампов памяти (под необходимой информацией здесь понимается заголовок EXE-файла, содержащий всю информацию, которая требуется операционной системе для загрузки программы).

Другим важным недостатком описанных методов внедрения является то, что существующие защитные механизмы данного типа не могут обеспечить корректную защиту самомодифицирующихся программ, которые в процессе выполнения изменяют свой образ, хранящийся на диске.

Исходя из указанных недостатков, можно сформулировать следующие требования к пристыковываемым модулям:

пристыковываемый модуль должен подключаться к файлам любого размера;

результирующий файл, полученный после подключения пристыковываемого модуля, должен быть устроен таким образом, чтобы максимально затруднить выделение исходной защищаемой программы;

пристыковываемый модуль не должен накладывать ограничений на функционирование защищённой программы, в частности, он должен позволять модифицировать в процессе работы свой собственный дисковый файл.

Блок установки характеристик среды.

Если структура системы защиты от несанкционированного копирования практически не зависит от применяемых способов защиты, то конкретная реализация блока установки характеристик среды зависит от многих параметров, среди которых можно выделить способ предполагаемой организации распространения программного обеспечения.

В общем случае программное обеспечение может распространяться:

бесплатно (из альтруизма и соображений саморекламы);

условно бесплатно (по принципу «попробуй и купи» (try and buy), когда оплата производится добровольно и только тогда, когда пользователь соглашается с реальной пользой для себя данного продукта);

на коммерческой основе.

Последний случай (распространение программного продукта на коммерческой основе) предусматривает наличие защиты, которая может включать или не включать в себя технические меры.

При наличии технических мер защиты производитель может распространять свой программный продукт тремя основными способами, которые определяют конкретную реализацию блока установки характеристик среды:

с помощью специальной службы распространения;

через торговые организации;

через свободное распространение дистрибутивных (демонстрационных) пакетов с последующей регистрацией.

При наличии специальной службы распространения контроль за дистрибутивными носителями вместо технических мер осуществляется организационными мерами. Сотрудники службы распространения выезжают с дистрибутивными комплектами к заказчикам, где производят установку программного обеспечения на жёсткий диск. Поскольку наличие у пользователя резервных копий не предусматривается, то в случае сбоя требуется повторный выезд сотрудника службы распространения, что обычно рассматривается как определённое неудобство. При данном способе блок установки характеристик среды должен уметь идентифицировать только параметры компьютера, благодаря чему разработка блока несколько упрощается.

В случае распространения программных продуктов через торговые организации возможны следующие варианты:

программа ассоциирует (связывает) себя с дистрибутивным носителем без «привязки» к конкретному компьютеру;

программа ассоциирует себя со специальным аппаратным устройством, подключаемым к компьютеру и входящим в дистрибутивный комплект;

программа ассоциирует себя как с дистрибутивным носителем (при инсталляции), так и с параметрами компьютера (в рабочем режиме).

Первые два варианта удобны тем, что позволяют переносить защищённые программы с компьютера на компьютер, но как плату за это требуют постоянного присутствия либо ключевой дискеты, либо специального аппаратного устройства.

Свободный от этих недостатков третий вариант требует помимо обеспечения надёжности ключевой дискеты решения далеко не простой проблемы счётчика инсталляций.

Достаточно интересен третий способ распространения программного обеспечения — посредством свободного распространения дистрибутивных (демонстрационных) пакетов. Суть этого способа лучше всего описать следующим сценарием. Пользователь, всё равно каким способом, получает программу и запускает её на своём компьютере. При запуске ему сообщается некоторый код, который вместе с квитанцией об оплате он должен передать разработчику. В ответ ему сообщается другой код, являющийся паролем для регистрации копии программы и ассоциации её с компьютером. По такому способу, например, защищён некогда популярный текстовый процессор «Слово и Дело».

Таким образом, в зависимости от выбранного способа распространения программного продукта, блок установки характеристик среды должен уметь идентифицировать параметры компьютера, дистрибутивного носителя, либо специального аппаратного устройства.