软件狗[Dongles]的加密与解密技术(1)

   此篇文章将从基础开始，从了解软件狗的工作原理到手工制作软件狗，到介绍软件狗以前和现行的保护措施，其次是在现行基础上如何改进使其保护功能更加完善，而后将从软件和硬件方面详细讲解软派和硬派高手是如何解密软件狗的，全文中我将引用大量的实例，以便您能够很好的理解。

   因为本人不是做计算机专业，所学知识非常浅薄，只能边学习边请教，并且只能利用业余时间完善此文章，所以我会对其不断修改[我不想每一篇文章都单独发帖，这样影响版面的美观，相关的东西总结一下就好了]，力求全面、详细、完整。

软件狗[Dongles]

1、认识软件狗。[首先我对软件狗作一简单介绍，在后面我们将对各种软件狗的加密和解密做详细的讲解。]    

   软件狗是插在微机并行口上的一个软件保护装置，它包括主机检查程序和密钥（也称加密盒）两部分。主机检查程序就是前面说的加密代码的一部分，加密盒是用来存放密码的。一般来说，软件狗插在并行口上，不会影响打印机的正常工作。常见的软件狗加密盒外形，如两个一公一母的D行25针连接器倒接在一起，公头(DB25/M）插在并行口上，母头(DB25/F)可接打印机，相当于原来的并行口。整个软件狗的硬件电路板就在这约5厘米见方的加密盒子里。

   电路板上的公头（DB25/F)之间的管脚是一一对应、直接相联结的，以保证并行口的作用不变。存储密码或起信号加密变换作用的器件及其它辅助元件就跨接在这25根线上面，应用程序以特定的方式跟他们沟通、核对。除了某些设计不良的情况之外，一般不会影响打印机的正常工作，打印机工作时也不会影响它们。

   为了防止程序被非法复制，所做的加密保护措施一般都包括两部分。首先是要有保存密码数据的载体，即密钥；其次是夹杂在应用程序中的主机检查程序，即加密代码。密钥应该能保证不易被解密、复制；如一般用磁盘做加密时，加密部分无法用一般的工具复制。另外，当检查程序用特殊方法去读密码时，密码应该能很容易地被读出，而不致影响应用程序的正常执行。当发现密码不对或密钥不存在时，就让主机挂起、重新起动或采用被的措施。

软件狗经历的“时代”

   软件狗的发展经历了好几代，至2001年初就已发展到了第四代。

   第一代是存储器型的加密锁。这是最有历史的加密锁，内部只有存储体，厂商只能对锁进行读、写。软件狗起信号加密变换作用的器件，最多只简单采用一些电阻、二极管等，检查方法也比较简单，很容易被人解密.常见的有原金天地的“软件狗”、深思洛克的Keypro型、Rainbow的Cplus等。这种锁的主要特点是厂商可以预先把自己的保密数据设置到锁内，然后在软件运行时随机读取，这样防止了解密者通过简单重复并口数据来解密，但解密者进一步分析一下数据规律就可以解决了，这就是常说的“端口”层的数据分析。这种加密锁原理非常简单，是种正在被逐步淘汰的产品，但是其原料成本极低，即使在很低的价位也有很好的利润，加密厂商一般都不愿放弃这种锁；而很多厂商由于成本原因又不得不采用，因此这种锁仍有一定的市场份额；

   第二代是算法不公开的加密锁。硬件内部增加了单片机，即所谓内置CPU，厂商主要是利用算法功能进行加密。加密锁通常还增加了一些辅助功能，比如倒计数器、远程升级等。软件狗采用了低功耗TTL，COMS等逻辑元件，在电路上做了一些加密工作，检查时也要比第一代软件狗多一道手续，解密的难度自然也增加了。常见的有深思洛克的“深思Ⅰ”型，彩虹天地的SuperPro、微狗，ALADDIN的MemoHASP等。利用单片机，软件与锁之间的数据通讯建立了一个保密协议，数据都是经过加密的，解密者就难以分析出数据内容和规律了，因此对于这种锁的数据分析就不是停留在“端口”层了，解密者转向了“功能”层，就是对软件中的函数调用进行分析。为了抵挡功能层的数据分析，这种锁来了个“软硬”兼施的策略。
　  “软”的是指驱动程序内反跟踪、外壳加密等等软件工作，让解密者难以在功能层上仿真，谁都靠的是对操作系统、微机系统的精确理解。谁都无法决胜，结果是加密驱动程序在不断更新、膨胀。
　　“硬”的就是加密锁内的算法功能，这大大增加了解密难度，这是掌握在加密者手中的武器。但是，加密者只能设置算法的参数，即所谓内含多少种算法可选，而算法内容并不知道。这样就限制了厂商对算法的使用，要么预先记录算法结果然后在软件运行时核对（使用码表）；要么在软件中至少变换两次然后比较结果是否一致。如果解密者截获这些数据，通过统计、分析就有可达到解密目的；

   第三代加密锁，即所谓“可编程”的加密锁。1999年初，以北京深思洛克为代表推出了第三代加密锁，“可编程”加密锁概念的推出是软件加密技术的一次进步。“可编程”加密锁设计初衷是希望用户能够将软件中重要的代码或模块“移植”到加密保护设备中运行，使软件与加密锁实现真正无缝链接。但由于成本限制，早期推出的几款“可编程”加密锁采用的低档单片机给 “可编程”性造成了很大的局限，主要表现在：1、算法变换的复杂度不够高，2、指令编码空间较小，3、程序区的空间较小。这些局限性使得用户根本不可能利用“可编程”加密锁实现理想的高强度加密方案。 软件狗采用了PAL（Programmable Array Logic)、PEEL(Programmable Electrically Erasable Logic Device)、GAL（Generic Array Logic)等可编程器件，但目前流行的期间大概要算串行读写的EEPROM(Serial Electrically Erasable PROM)了。这些器件由于密码编制的灵活性和制成密钥后在程序中插入检查的方便性，极大地增加了解密的难度。从使用的角度来看PAL、PEEL、GAL等逻辑器件只能读取数据，不能随时写入数据，密码的重新设置比较麻烦；而EEPROM芯片可随意读写，用在软件狗上灵活性相当大，譬如可以为每一个软件狗单独设一个密码，以增加解密的难度；另外，从EEPROM器件的电器性能上来说也非常适合做软件狗；因此这种器件在软件狗的设计中获得了广泛的应用，是当时软件狗制作者的首选芯片。它象一般RAM存储器一样可读写（只不过读写是串行的），即使断电后也能保存数据不变。常用的EEPROM型号是93C46，它是64×16bit的结构，也就是说一个93C46具有64个16位bit单元的容量，每次处理数据也都是16位。有的93C46，如Microchip、ATMEL、CSi等品牌的93C46可以通过切换，变为128×8bit或64×16bit两种模式，这对软件狗制作来说就更灵活了，其加密效果也更好。当然也有人采用更大容量的93C56、93C66或容量小一点的93C06、93C26等EEPROM芯片。因为软件狗是插在微机的并行口上，所以检查程序是通过并行口的I/O地址去读写EEPROM。具体的读写方式跟硬件线路以及EEPROM的时序有关，因此，一般的检查程序针对某一种硬件线路；但是这些程序大同小异，大体上是差不多的。

   第四代软件够在第三代软件狗基础上，加入一个单片机芯片，如PIC16C5X。此芯片中存有特定的算法程序，可将读出的密钥数据进行加密变换，以对抗逻辑分析仪。可以说，软件狗发展到第四代，已经非常成熟了。在此技术上，各软件狗研制公司又加入自己的电路设计，形成了各自的产品特色。

   平时常见的狗主要有“洋狗”（国外狗）和“土狗”（国产狗）。这里“洋狗”主要指美国的彩虹和以色列的HASP，“土狗”主要有金天地（现在与美国彩虹合资，叫彩虹天地）、深思、坚石。总的来说，“洋狗”在软件接口、加壳、防跟踪等“软”方面做得没有“土狗”好，但在硬件上绝对“无法”pj（应当说pj难度非常大）：而“土狗”在“软”的方面做得绝对称得上世界第一，许多技术，如噪音、自检测、算法可变、码表变换等等，可以说都很先进，而在硬件上不及国外，只要稍有单片机功力的人，都可复制。

现在狗的技术发展很快，针对不同的应用场合有不同的类型，如：

强劲狗：自由定义算法的高强度加密方案
微狗：  面向单片机环境的高强度加密方案
USB狗： USB接口的微狗全兼容产品
软件狗：面向单机环境的低成本加密方案
网络狗：面向网络环境的加密方案
卡式狗：面向网络环境的加密方案