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?
Методы
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 нижинирнга.
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.
Подробнее об адресной обфускации можно прочесть тут.
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
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Obfuscation_(software)
[2] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877050915032780
[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.
[4] https://www.researchgate.net/publication/235611093TechniquesofProgramCodeObfuscationforSecureSoftware
