Мастер-класс Дмитрия Склярова. DRM: вчера, сегодня и завтра
Сегодня мы продолжаем серию публикаций мастер-классов наших образовательных проектов и представляем вашему вниманию пост по мотивам выступлений Дмитрия Склярова, которые он провел в Техносфере и Технотреке. Тема выступления — Digital Rights Management. Видео выступления смотрите на IT.MAIL.RU, а текст — далее.
Идея этого выступления выросла из доклада, который я читал на конференции DEFCON в 2001 г., после чего у меня и у компании, в которой я работал (ElcomSoft), возникли некоторые юридические сложности. Через 1,5 года после данного выступления в США состоялся суд, в результате которого компанию признали невиновной по всем пяти пунктам обвинения, но история была достаточно громкой. Спустя годы я решил сделать новую версию того доклада, добавив информацию о новых тенденциях в сфере Digital Rights Management (DRM).
Расскажу, как возникла идея DRM. Все началось с бытового видеомагнитофона системы Betamax, который компания Sony выпустила на рынок в 1975 г. Он стал первым устройством, позволяющим самостоятельно записывать телевизионный эфир для последующего просмотра. А в 1976 г. Sony получила судебный иск от Universal Studios и The Walt Disney Company, в котором говорилось, что использование технологий бытовой видеозаписи нарушает авторские права. То есть я могу записать фильм с телевизора, и после этого, например, продать его или дать посмотреть кому-нибудь, кто никакого отношения к телевидению не имеет, или что-то в этом роде. Значит, компания Sony заранее виновна в том, что создала такое устройство, и подобные устройства надо следует запретить.
Суд первой инстанции решил, что этот иск не имеет смысла, так как нельзя запретить пользователям просматривать передачи в удобное для них время, предварительно их записав. Но апелляционный суд согласился с тем, что распространение видеомагнитофонов является нарушением авторского права. При этом общественность активно возражала против подобного решения, приводя в качестве аргумента следующее сравнение: производить оружие — законно, а производить видеомагнитофоны — почему-то является нарушением закона. Слава богу, судебная система успела вовремя одуматься, и в последней инстанции, в Верховном суде, было принято решение, что запись телепрограмм для частного просмотра не нарушает авторские права, что это так называемый Fair Use — концепция, закрепленная в законодательных актах США. То есть человек имеет право смотреть то, что ему вещают, тогда, когда он захочет, и так, как он захочет. Это была маленькая победа. Забавно, что в 1984 г. судебный процесс был выигран, а в 1989 г. компания Sony купила киностудию Columbia Pictures и сама стала правообладателем, начав производить фильмы, которые можно было копировать с помощью ее технологий.
Производители контента в итоге смирились с существованием видеомагнитофонов. Главным аргументом стало то, что при перезаписи аналогового изображения происходит потеря качества. То есть нельзя переписать одну видеокассету на другую 100 раз по очереди (с первой на вторую, со второй на третью и т.д.), потому что уже через несколько итераций смотреть это будет невозможно.
В 1982 г. на рынок вышел первый цифровой потребительский продукт — компакт-диски, которые можно было слушать в специальных плеерах. Они имели очень простую внутреннюю организацию, весьма простой формат записи без какого-либо сжатия, 16-битный стереоканал и частоту дискретизации 44,1 КГц. В этот раз первопроходцами стали Sony и Phillips.
Спустя пять лет после компакт-диска на рынок был выведен следующий носитель, предназначенный для цифровой записи звука, — Digital Audio Tape. Для них производились студийные магнитофоны и персональные плееры, которые позволяли воспроизводить ленты в этом формате. Главная особенность данных кассет заключалась в сохранении качества при перезаписи. Но разработчики, учтя полученный с видеоформатами опыт, заложили частоту дискретизации не 44 КГц, а 48 КГц. Вроде бы цель благая — повысить качество звука. Но если вы попытаетесь переписать компакт-диск на Digital Audio Tape, то не сможете этого сделать без цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования, то есть без потери качества. На самом деле, в спецификации была введена поддержка 44,1 КГц, но с ограничениями. Заключались они в том, что если у вас появится кассета, которую кто-то записал на частоте 44,1 КГц, то есть на частоте компакт-диска, вы сможете ее воспроизвести, но самостоятельно записать такую кассету уже не удастся.
Дальнейшая эволюция привела к тому, что возможность переписывать компакт-диск на цифровую магнитную ленту с частотой дискретизации 44,1 КГц все-таки появилась, но переписать данные после этого на другую ленту уже нельзя. То есть с 48 КГц на 48 КГц переписать можно, а с 44 КГц на 44 КГц — увы. Таким образом ограничивалось тиражирование компакт-дисков на магнитные ленты. Это стало одним из первых публичных проявлений DRM, то есть осуществилось управление цифровым контентом с запретом на проведение ряда операций.
Широко известна история с попытками защитить контент на DVD-дисках. В 1996 г. компания Sony предложила рынку DVD. На этапе проектирования была заложена возможность управлять, кто сможет смотреть диск, а кто нет. Для этого мир поделили на семь регионов — семь зон. Диск и плеер должны быть выпущены для одной зоны — в этом случае на данном плеере можно воспроизвести данный диск. При не совпадении зон просмотр диска будет невозможен. Мотивация была такая: есть страны с низким доходом населения, а есть богатые Америка и Европа. Американцы могут позволить себе покупать диск за $12, а африканцы нет. Поэтому африканцам будем продавать диски за $6, но смотреть их можно только на плеерах, которые продаются в Африке. Понятно, что африканские плееры не получится массово привезти в Америку, а диск, купленный в Африке, на американском плеере воспроизводиться не будет. Также была предусмотрена защита от копирования DVD-дисков.
Вообще, копирование с диска на диск стало широко применяться с удешевлением и увеличением количества пишущих приводов. В 1994 г. я имел опыт общения с пишущим CD-приводом, который стоил тогда $1 тыс., а одна болванка к нему — $35. При этом около половины болванок портились приводом при записи. То есть чтобы записать один диск потребуется $70. Понятно, что гораздо дешевле покупать оригинальные лицензионные CD, чем пытаться их копировать в домашних условиях. Но когда стоимость болванки упала до 10 центов, а приводы до $40, вопросы бытового копирования стали насущными.
В 1996 г. на рынок были выпущены DVD с системой защиты Content Scrambling System, а уже в 1997 г. разработали программу DeCSS. Точная информация о том, кто, как и когда ее разработал, отсутствует, есть лишь догадки, что путем анализа программной реализации плеера XingDVD были получены алгоритм и ключи, необходимые для ее работы. То есть пока DVD-проигрыватели были только аппаратными, проанализировать их было сложно и дорого, поэтому никто этого не делал. Но как только появилась программная реализация, все стало достаточно просто — вы садитесь с отладчиком и дизассемблером, выясняете, как работает программа, что происходит внутри, в итоге выстраиваете точно такой же алгоритм, как в этом плеере. Данный алгоритм был извлечен и опубликован в интернете. Видеокомпании предприняли попытки запретить публикацию самого текста алгоритма, программ, которые его реализуют, а также ссылки на них. Случился небольшой скандал с изданием alt.2600, в адрес которого был направлен судебный запрет на публикацию ссылки на страницу, где можно было ознакомиться с алгоритмом. Разумеется, пользователи начали протестовать против запрета на распространение программ только потому, что кому-то так захотелось. В результате дошло до того, что тексты DeCSS стали печатать на футболках. Также была написана очень оригинальная реализация — программа на языке Perl, которая занимается расшифровкой контента DVD-диска. Всего в несколько строк люди ухитрились вместить все, что для этого нужно. Говорят, работает, хотя я не пробовал.
#!/usr/bin/perl
# 472-byte qrpff, Keith Winstein and Marc Horowitz
# MPEG 2 PS VOB file -> descrambled output on stdout.
# usage: perl -I :::: qrpff
# where k1..k5 are the title key bytes in least to most-significant order
s''$/=\2048;while(<>){G=29;R=142;if((@a=unqT="C*",_)[20]&48){D=89;_=unqb24,qT,@
b=map{ord qB8,unqb8,qT,_^$a[--D]}@INC;s/...$/1$&/;Q=unqV,qb25,_;H=73;O=$b[4]<<9
|256|$b[3];Q=Q>>8^(P=(E=255)&(Q>>12^Q>>4^Q/8^Q))<<17,O=O>>8^(E&(F=(S=O>>14&7^O)
^S*8^S<<6))<<9,_=(map{U=_%16orE^=R^=110&(S=(unqT,"\xb\ntd\xbz\x14d")[_/16%8]);E
^=(72,@z=(64,72,G^=12*(U-2?0:S&17)),H^=_%64?12:0,@z)[_%8]}(16..271))[_]^((D>>=8
)+=P+(~F&E))for@a[128..$#a]}print+qT,@a}';s/[D-HO-U_]/\$$&/g;s/q/pack+/g;eval
С момента появления технологии защиты до ее взлома прошел всего год. Как только какой-то продукт выходит на массовый рынок, его вскоре начинают исследовать, и рано или поздно находят способы обойти эту защиту.
Я занялся электронными книгами примерно в 1999 г. Параллельно писал диссертацию «Метод анализа программных средств защиты электронных документов». Cтал смотреть, какие технологии существуют на рынке и насколько тяжело их скомпрометировать.
Немного о том, как работает электронное издательство и чем оно отличается от традиционного. Когда мы говорим о публикации обыкновенной бумажной книги, то понимаем, что процесс это очень долгий: сначала автор должен написать книгу (от руки или на компьютере). Затем машинистка наберет 300 или 400 страниц текста за достаточно короткое время. После того, как текст переведен в электронный вид, нужно сверстать страницы, чтобы посмотреть, как они будут выглядеть на печати. Когда-то это делалось руками: в специальный ящик вставляли свинцовые буковки, смазывали их краской, а затем делали оттиск страницы. Потом это стали делать механические полуавтоматы, а верстальщик просто набирал текст кнопками. Сейчас же все делается на компьютере. После этого изображения сверстанных страниц выводятся на пленку и отдаются в печать. Возможно, сейчас уже есть типографии, которые печатают достаточно большие тиражи без промежуточного этапа с пленками — сразу с электронного макета.
После того, как бумажные листы будут отпечатаны, их необходимо нарезать, сброшюровать, сшить и приклеить обложку. Дальше нужно решить вопросы логистики, чтобы продукция добралась сначала до склада, а затем до магазинов, куда придет человек, найдет на полке интересующую его книгу и купит ее. Так было на протяжении последних лет 200, сколько существует активное книгопечатание и книготорговля.
Что изменилось с переходом на электронные издания? Первые два этапа остались те же: написать книгу, затем сверстать. Но зато потом можно буквально нажатием одной кнопки сделать так, чтобы эта книга оказалась в устройстве для чтения — в ридере. Тем самым исключается несколько дорогостоящих этапов: печать, логистика, оплата торговых площадей, оплата труда работников на каждом этапе. Казалось бы, электронная книга должна очень сильно подешеветь для конечного пользователя. Я сам, например, являюсь автором одной книги, и по договору получал, если не ошибаюсь, 12% от оптовой стоимости каждого экземпляра. Плюс магазин еще примерно 100% накручивал и выпускал книгу в продажу. То есть доля авторских отчислений в общей стоимости книги невелика, в основном цена складывается из себестоимости сырья, зарплат и накладных расходов.
У электронных книг масса достоинств по сравнению с бумажными. Их гораздо дешевле изготавливать, а также можно неограниченно тиражировать. Написанная мной книга выпускалась тремя тиражами по 3 тыс. экземпляров, и сейчас купить ее в магазинах уже нельзя. Правда, в сети есть отсканированная копия, и недавно начали более-менее официально торговать через Ozon электронной версией книги.
Также электронные книги быстрее попадают к читателям. Можно в одном ридере носить хоть всю энциклопедию «Британика», бумажная версия которой состоит из 50 томов. Электронные книги позволяют быстро найти нужный текст, они не изнашиваются, в них можно реализовывать механизмы навигации типа гиперссылок, вставлять мультимедиа-объекты, анимацию, звук — красота, удобство и радость как для тех, кто хочет доставить свой контент потребителям, так и для тех, кто этот контент потребляет.
Но наряду с достоинствами электронные книги имеют и недостатки. Во-первых, формат часто связан с типом ридера — то есть то, что может быть прочитано на одном ридере, на другом может быть нечитаемым (но данную проблему можно решить с помощью специального ПО — путем конвертирования в другие форматы). Во-вторых, и это самая главная проблема электронных книг, здесь навязан контроль соблюдения авторских прав. Если я хочу растиражировать бумажную книгу, то мне нужно отсканировать каждую страницу, напечатать, потом как-то сшить, приклеить обложку, и только тогда я смогу ее отдать или продать. Стоимость копии окажется высокой, наверняка даже дороже оригинала, если мы говорим о сопоставимом качестве. А электронная книга — это просто файл, который можно рассылать миллионами экземпляров. И вот уже правообладатель потерял контроль над распространением, все читают, а никто не платит деньги. Это самая большая страшилка для правообладателей, которые хотят заработать как можно больше денег. Их тоже можно понять. В итоге стали появляться технологии защиты электронных книг, которые можно читать, но при этом накладываются ограничения на некоторые операции.
Рынок электронных книг по состоянию на 2000 г. можно грубо поделить на три категории.
- Первая категория достаточно большая, и, на мой взгляд, достаточно бестолковая — так называемые программные компиляторы и читалки электронных книг, которые позволяли взять текстовый файл, HTML или документ Word и превратить его в исполняемый файл. Для чтения надо было ввести пароль или осуществить активацию через интернет. То есть на выходе получалось нечто более-менее защищенное, работающее как исполняемый файл или как отдельная программа для просмотра, которая умеет показывать файлы, созданные конкретной программой. Понятно, что для пользователя сама программа для просмотра была бесплатной, а за контент надо было заплатить. Сами издатели, желавшие распространять свои книги через какие-то программы, должны были осуществлять отчисления их разработчикам.
- Вторая категория — «железные» ридеры. Сейчас они стали массовым продуктом, а на тот момент существовало всего две модели данных устройств (насколько мне известно). В то время читалки были с черно-белыми жк-экранами не слишком хорошего качества: RocketBook и eBookMan Reader. Первый был чуть популярнее. Про распространение защищенных электронных книг для этих устройств я, к сожалению, ничего не знаю.
- Третья категория — сегмент рынка, который пытались захватить две крупных компании, решившие, что у рынка есть будущее и он принесет доход. Первая — Adobe, задолго до этого разработавшая PDF. На основе данного формата она пыталась создать коммерческую технологию электронных книг, чтобы люди платили именно за содержание документа. Второй крупный игрок — Microsoft, выпускающая линейку устройств Pocket PC. Она разрабатывала технологию Reader.Lit (Literature), чтобы можно было читать защищенные документы в формате .lit либо на персональном компьютере, либо на карманном устройстве, в зависимости от способа активации.
Несколько лет назад приятель моего начальника, сам занимающийся изданием каких-то учебных материалов, захотел защитить эти материалы. В сети он наткнулся на программу eBook Pro Compiler, которая позиционировала себя как (вольный перевод с английского языка) «Единственное ПО во Вселенной, которое делает вашу информацию практически 100%-но защищенной от взлома, идет с пожизненной гарантией возврата денег, если вам что-то не понравится. Наконец, вы можете продавать информацию онлайн и делать тысячи продаж ежедневно без опасности того, что ваша информация будет украдена или продана другими». То есть было заявлено, что данная программа является самым крутым в мире решением для издателей. Но чтобы продавать тысячи копий в день, нужно иметь настолько хороший контент, чтобы тысячи людей в день захотели его купить. Если вас зовут Дарья Донцова, то у вас есть шанс написать такую книгу, которую за первую пару месяцев будет покупать тысяча людей в день. Если же вы пишете научный учебник, то, продав всего 10 тыс. копий, можно сказать, что вам повезло, так как умные книги у нас особым спросом, к сожалению, не пользуются.
Поверив рекламе, приятель моего начальника купил эту программу. Оказалось, что открыв скомпилированную «защищенную» книгу, с помощью комбинаций Ctrl+A и Ctrl+Insert можно в буфере обмена получить весь контент текущей страницы, вставить его в Word, и вот вы украли контент. Также можно было зайти в директорию Temp и там найти все HTML-странички и картинки как они были до того, как вы скомпилировали книгу. Причем они так и будут лежать во временной директории, потому что компилятор для просмотра электронных книг использовал движок Internet Explorer. И разработчики даже не удосужились реализовать механизм хранения исходных данных в памяти, а не на диске. То есть они их просто выгружали на диск и говорили IE: «Покажи нам эти файлы с диска». Совершенно детская реализация процесса работы с защищенным контентом. Я немножко покопался с отладчиком-дизассемблером и понял, как устроен формат. Все данные, из которых состоит книга (картинки, CSS, HTML), упаковываются в контейнер, из которого потом извлекаются в момент показа. Для упаковки используется бесплатная и открытая библиотека Zlib, а сами данные шифруются очень интересным алгоритмом: на каждый байт зашифрованных данных последовательно накладываются все байты слова «encrypted» с помощью операции XOR. Люди, которые это писали, не только ничего не понимают в криптографии, но и вообще не представляют, как работает XOR. Ведь XOR последовательно с разными байтами можно свести к XOR с одним байтом. То есть они весь контент ксорили с одной однобайтовой константой. Никакой защиты это не обеспечивает, но тем не менее спокойно утверждали обратное.
Про все системы создания электронных книг, которые я упоминал ранее, я не скажу, но думаю, что добрая половина из них была устроена примерно так же. Сфере защиты контента присуща одна особенность. Например, в качестве графического редактора вы используете Photoshop и сравниваете его с Gimp. В каких-то операциях Photoshop работает гораздо лучше или гораздо хуже — неважно. Вы на глаз видите разницу. Входные данные одни и те же, а результат разный. Но когда вы что-то защищаете, зашифровываете, то невозможно оценить результат «на глаз». Как понять, хорошая защита или плохая? Можно это взломать или нельзя, легко ли это или трудно? О том, что вас взломали, вы узнаете только тогда, когда это случится. А степень легкости взлома оценить адекватно вы не сможете, если не разбираетесь в технологиях информационной защиты. Поэтому плохих решений на рынке, к сожалению, было всегда много, они никуда не денутся и будут успешно продаваться, потому что продать хорошее решение без красивой обертки гораздо труднее, чем продать плохое решение в красивой обертке. Если у вас есть рекламный бюджет — вы на коне, и ваши продукты в сфере безопасности будут покупать независимо от их качества.
Особое внимание в своем исследовании я уделял PDF-файлам. Я изучал их устройство, заложенные в них механизмы обеспечения безопасности контента. На тот момент объем спецификации PDF составлял около 600 страниц, из которых 20—30 страниц касались безопасности и представляли самый большой интерес. С тех пор спецификация много раз переписывалась, и последние версии поддерживает, если не ошибаюсь, не Adobe, а какой-то из подкомитетов ISO. То есть PDF пытаются сделать международным стандартом. При проектировании этого формата (Portable Document Format) одной из главных задач было обеспечение одинакового отображения на всех устройствах. Почему это так важно? Наверняка вы оказывались в ситуации, когда, создавая сложный документ в Word на одном компьютере, а печатая на другом, оказывалось, что верстка «поплыла», картинки не помещаются и т.д. Причина в том, что Microsoft Word — это не издательская система, а система подготовки текстов, не предназначенная для создания полноценных макетов для печати.
PDF проектировался как более компактный, чем Postscript, формат, способный открываться и печататься на любой платформе. Также подразумевалось, что этот формат не предназначен для редактирования, но предназначен для инкрементального апдейта. То есть документ можно дополнить, что-то убрать, добавить ремарку. Для этого разработчики решили, что программа просмотра должна считывать документ с конца. Там хранится так называемый трейлер, из которого берется информация о том, где находится таблица размещения объектов Cross Reference Table. Сам файл состоит из заголовка, набора объектов, Cross Reference Table и трейлера. Имея Cross Reference Table, вы можете быстро найти в файле объект по его номеру. Если вы хотите дописать в файл что-то новое, вы дописываете новые объекты, новый Cross Reference Table и новый трейлер. При этом начало файла вы никак не модифицируете.
Объект может быть либо каким-то элементом данных, либо так называемым стримом. Стрим состоит из словаря, описателя, позволяющего вам задать характеристики для данных, которые будут в стриме, и некоторого двоичного набора данных, который никак стандартом не определен. Зато определены возможности его интерпретации, то есть что на самом деле может быть в стриме. В стриме может быть описание страницы на подмножестве языка Postscript, может быть картинка и т.д. Базовых типов данных совсем немного:
- пустой объект (нуль);
- булево значение true или false;
- вещественное или целое число numeric;
- ссылка на другой объект по номеру. 23 0 R — ссылка на объект. R — признак референса, 23 — номер объекта, 0 — поколение объекта.
Согласно изначальной идее, когда вы изменяете существующий объект, тем самым записывается новая версия этого объекта, а значение generation увеличивается на единичку, хотя номер объекта остается тот же. Максимальное значение — 65 534. 65 535 означает, что этот объект удален и больше не будет использован.
На практике все системы обновления PDF удаляют старые объекты и дописывают новые с новыми номерами, потому что так проще. Я не встречал ни одного реального документа, в котором generation был бы равен единице или больше.
Есть объект типа «имя», он начинается с косой черты, дальше могут идти буквы, цифры, точка и подчеркивание. Есть объект типа «строка» — это простой набор данных. Размер имени ограничен 128 байтами, у строки нет ограничения по длине. Главный объект, который хранит весь контент, — тот самый стрим, который может быть сжат, упакован, зашифрован и т.д. Предусмотрено два сложных типа данных. Если вы пользуетесь языком Python, это вам будет знакомо. Объект типа «массив» — последовательно идущие упорядоченные элементы, к которым можно обращаться по индексам. В данном случае в массиве первым элементом идет референс на 23-й объект, потом имя XYZ, а потом нулевой объект. Словарь — это несортированные именованные значения. Идет пара «имя — значение; имя — значение». При этом значением может быть любой объект кроме стрима. То есть у вас значением может быть другой словарь или другой массив, или референс на объект, который содержит стрим.
При помощи такого простенького набора объектов можно описать сколь угодно сложную структуру данных, необходимую для представления документа.
Спецификация на шифрование была разработана компанией Adobe до того, как PDF стали пытаться использовать для хранения документов, защищенных DRM. Изначально было предусмотрено, что в определенном месте документа хранится так называемый Encryption Dictionary — словарь, описывающий все параметры защиты, каким образом документ должен быть расшифрован. Один из элементов Encryption Dictionary — имя Security Handler-а. Это программа, которая берет из документа Encryption Dictionary, запрашивает дополнительную информацию, которая нужна для подтверждения права пользователя на открытие документа. Что это будет — решает программа. Можно спросить пароль, можно обратиться в интернет, можно посмотреть на текущую дату, сравнить ее с зашитой в документе и решить, просрочен ли документ.
Если программа решит, что содержимое можно показывать, она по некоему алгоритму вычисляет новую сущность, которая называется Document Encryption Key. На самом деле Security Handler работает не сам по себе, а как компонент просмотрщика. Главным просмотрщиком PDF на тот момент был Adobe Acrobat — конкурирующих решений практически не было. Acrobat можно было расширять с помощью плагинов, в том числе для обеспечения защиты данных. Если просмотрщик обнаруживал, что документ защищен, он вызывал специальную функцию из плагина и передавал ей Encryption Dictionary, плагин обрабатывал и возвращал ключ, с помощью которого просмотрщик расшифровывал контент и показывал его пользователю. С появлением Digital Rights Management менять этот подход компания Adobe не собиралась: «Мы напишем новые Security Handler-ы, которые будут реализовывать нам DRM». Security Handler-ов по состоянию на 2000 г. существовало довольно много. Расскажу о них подробнее.
В спецификации было сказано, как из Document Encryption Key получить расшифрованный документ. Для шифрования использовался потоковый алгоритм RC4. У него есть такая особенность: если вы будете зашифровывать два разных объекта одним и тем же ключом, то зашифровываются они в режиме генератора гаммы. То есть у вас из ключа генерируется практически неограниченная по длине псевдослучайная последовательность, которая XOR накладывается на обрабатываемые данные. При шифровании двух объектов одним ключом возможна атака на основе открытого текста. Если вы знаете пару «открытый текст — шифрованный текст» для одного объекта, вы делаете между ними XOR, узнаете гамму и можете расшифровать второй объект. По слухам, в самой первой версии спецификации шифрования этот эффект разработчики не учли, и поэтому сказали: «В новой спецификации мы запрещаем старый алгоритм и вводим новый, при котором каждый объект шифруется независимо от остальных». Берется идентификатор объекта, состоящий из ID и Generation, мешается с ключом документов в хэш-функции MD5, и на выходе мы получаем ключ шифрования для конкретного объекта.
В третьей версии алгоритм был расширен и дополнен. Вместо Object ID и Generation передавались их обфусцированные версии, переставлялись байты и добавлялись некоторые константы, в том числе константная строчка sAlT. Зачем это было сделано — для меня до сих пор загадка. В криптографии есть понятие «соль» — это несекретный случайный элемент. Ключевое слово здесь — случайный. В PDF соль была константой и представляла собой… слово «соль». Что хотели сказать разработчики — я не знаю, но так у них получилось. Эта версия алгоритма не документирована, в спецификации сказано, что она пропущена по требованиям какой-то комиссии в США. В этой стране много юридических бумажек, законов, подзаконных актов, которые регламентируют применение той или иной технологии. В частности, там очень долго существовало так называемое экспортное ограничение на криптоалгоритмы, согласно которому на территории США можно было разрабатывать и использовать программы с любой длиной ключа. Но если вы планируете продавать их за рубеж, то обязаны ограничить ключ 40 битами, в противном случае требовалось разрешение какой-то комиссии. Большинство разработчиков связываться с этим не хотели, поэтому первые две версии шифрования в PDF имели максимальную длину ключа в 40 бит. Потом стали появляться более длинные ключи.
Первый из разработанных Security Handler-ов назывался Standart Security Handler. Он изначально поддерживался Acrobat и был спроектирован для защиты документов от некоторых действий пользователей. В то же время автор документа мог делать все, что угодно. Поэтому в документе было предусмотрено два вида паролей:
- user-пароль, позволяющий получить доступ к документу с теми ограничениями, которые установил владелец;
- owner-пароль, который давал полные права.
Для получения доступа к контенту достаточно было знать любой пароль. Чаще всего на защищенный документ ставился owner-пароль, который знал только автор документа, пользовательский же пароль оставался пустым. И когда документ открывался в просмотрщике, он автоматически открывался в пользовательском режиме, то есть с ограниченными правами, установленными автором документа. Список ограничений был достаточно обширен. Например, в настройках можно было запретить редактирование документа, копирование в буфер обмена, аннотирование и печать. Учитывая тот факт, что для расшифровки документов нужно знать хотя бы один пароль, а пароль пользователя обычно пустой, то для вывода документа на печать необходимо просто расшифровать его, сделать незашифрованную копию, и уже ее распечатать. За эту часть отвечал просмотрщик. Если он не соблюдал прописанные в документе правила, то вывод на печать не запрещался.
В пятой версии Acrobat появилось разрешение на заполнение экранных форм. То есть отредактировать документ нельзя, но можно вписать что-то в поля, специально созданные для вас. Можно было добавить цифровую подпись — на это было отдельное разрешение. Появились возможности для людей с ослабленным зрением — была зарезервирована функция аудиовоспроизведения текста. Также стало возможно редактировать порядок страниц, поворачивать их. И последняя разрешенная фича — низкокачественная печать. Например, вы можете выводить документ в 300 dpi, а в 1600 dpi уже нет.
«Противник» тоже не дремал — были разработаны атаки на поиск пароля. Если пользовательский пароль известен, то документ можно расшифровать моментально, если неизвестен, то его можно подобрать. Для проверки одного пароля требовалось выполнить одну итерацию MD5 и одну инициализацию ключа шифрования алгоритма RC4. Скорость перебора на среднем компьютере того времени достигала 190 тыс. паролей в секунду. Для проверки пароля владельца требовалось примерно вдвое больше операций, соответственно скорость составляла около 100 тыс. паролей в секунду. К третьей версии Security Handler в Adobe решили, что подбор пароля слишком прост, поэтому ввели достаточно большое количество итераций — 51 итерация MD5 и 20 итераций RC4 для пользовательского пароля. В результате скорость перебора снизилась до 3,25 тыс. паролей в секунду. А для пароля владельца — вдвое меньше. Для сравнения: если в архиве ZIP было пять или более файлов, то можно было проверять свыше 1 млн паролей в секунду. Для архиватора RAR версии 3 и выше скорость перебора на таком же компьютере (с частотой процессора 450 MHz) — порядка 30 паролей в секунду. Microsoft сделал когда-то систему шифрования диска BitLocker, и в Windows 7 появилась версия для флешек BitLocker to Go, но на такой же машине на проверку одного пароля уходило две-три секунды. Но 3,25 тыс. (на фоне 190 тыс.) для тех времен — вполне приемлемый результат. Видимо инженеры Adobe все же проводили какую-то работу над ошибками.
В 2000 г. основная масса документов имела шифрование 40 бит. Можно было найти ключ шифрования полным перебором за гарантированное время. При использовании одного компьютера на базе Pentium 3450 MHz время поиска составляло примерно 960 часов, при использовании двух компьютеров — вдвое быстрее, четырех — вчетверо быстрее. Также можно было реализовать предвычисления, если у вас был большой диск для хранения предвычисленных данных. На тот момент большим считался диск объемом 512 Гб. Но четыре компьютера, каждый с диском такого объема, могли за 15 часов гарантированно найти ключ шифрования. Стойкость защиты оказывалась ненадежной даже, по большому счету, для домашнего пользователя, потому что купить четыре компьютера при желании было реально.
Были на тот момент на рынке и другие реализации Security Handler-ов, с помощью которых документы защищались и выпускались в продажу — например, Security Handler под названием Rot13. Разрабатывался он компанией New Paradigm Resource Group, которая с его помощью защищала выпускаемые ею документы — финансовые и аналитические отчеты. Средняя цена за один документ составляла $3 тыс. При этом для работы плагина нужно было купить еще специальную аппаратную заглушку для компьютера. Потом выяснилось, что плагин был на 99% клоном sample-плагина, который идет в SDK с Acrobat. То есть вы могли бесплатно скачать SDK, ознакомиться с тем, как работает плагин, и написать свой. В него внесли минимальные изменения, чтобы он просто работал по-другому, и все документы шифровались одним константным ключом, который хранился в теле плагина в виде текста.
Другое решение предлагалось компанией FileOpen. Она чуть ли не единственная из всех, кто сохранил какое-то положение на рынке защиты PDF-документов. По большому счету, все, кроме Adobe, ушли с рынка за прошедшие годы. FileOpen обладал гибкой системой: возможность защищать паролем документ, проверять лицензию онлайн. Лицензия на издание стоила $2,5 тыс. Компания позиционировала себя как security-партнера Adobe и утверждала, что их решение совместно с Acrobat 5 обеспечивает безопасность электронных документов. Но оказалось, что их приложение версии 2.3 все документы шифровало одним константным ключом. Версия 2.4 шифровала разными ключами, но сам ключ в обфусцированном виде хранился в документе, то есть его можно было оттуда извлечь. Шифрование было 40-битовое, то есть все это очень легко могло быть взломано.
Можно вспомнить также SoftLock Security Handler. Заложенная в него идея была достаточно проста: для доступа к докум
