Алгоритм обфускации

Коробейников Анатолий Григорьевич доктор технических наук профессор, Санкт-Петербургский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова Российской академии наук. 199034, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Менделеевская, 1 Korobeinikov Anatolii Grigor'evich Doctor of Technical Science professor, Pushkov institute of terrestrial magnetism, ionosphere and radio wave propagation of the Russian Academy of Sciences St.-Petersburg Filial 199034, Russia, g. Saint Petersburg, ul. Mendeleevskaya, 1 Korobeynikov_A_G@mail.ru Другие публикации этого автора

Кутузов Илья Михайлович аспирант, кафедра проектирования и безопасности компьютерных систем, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики 197101, Россия, г. Санкт-Петербург, Кронверский проспект, 49 Kutuzov Il'ya Mikhailovich graduate student, Department of Design and Security of Computer Systems, St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics 197101, Russia, St. Petersburg, Kronverkskiy prospect, d. 49 formalizator@gmail.com Другие публикации этого автора

В настоящее время развиваются технологии запутывания программного кода на базе методов обфускации.
Обфускация (от лат. Obfuscare – затенять, затемнять; и англ. Obfuscate – делать неочевидным, запутанным, сбивать с толку) или запутывание кода – это процесс приведения исходного текста или исполняемого кода программы к виду, сохраняющему ее функциональность, но затрудняющему анализ, понимание алгоритмов работы и модификацию при декомпиляции.
Сейчас имеются разные алгоритмы, которые производят обфускацию. В данной работе будет рассмотрен алгоритм Chenxi Wang s, как один из наиболее известных ^[1].

Входными данными для алгоритма является обычная процедура, написанная на языке высокого уровня. Обфускация любой такой процедуры происходит в три этапа:

1. Проектирование графа потока управления процедурой. Граф задаётся множеством вершин (блоков) и множеством ребер (связей). Затем граф разбивается, заменяя циклические конструкции на конструкции "if (условие) goto".

2. Производится нумерация всех вершин с добавлением в код процедуры переменной (например "postNumber"), отвечающей за номер следующего выполняемого блока.

3. Преобразование графа к однородному ("плоскому") виду.

В классическом варианте алгоритм "Chenxi Wang's algorithm" обладает плохой устойчивостью. Это связано с простотой определения следующего выполняемого блока. Как было предложено выше, его можно хранить в переменной "postNumber". Для повышения устойчивости можно ввести массив (например "@gg"), содержащий кроме номеров блоков, бессмысленную информацию. Таким образом происходит модификация записи "$ = S6" в "$postNumber = $gg($gg(1) + $gg(3))".

Далее, исследуемый алгоритм не рассматривает ситуацию возврата потока управления в заданное место после вызова процедуры. Возможно, данная ошибка создана умышленно, для защиты от использования алгоритма напрямую. Эту ситуацию можно разрешить, например, введением стека указателей, которые и будут отвечать за правильную обработку данной ситуации. А иначе исходный код может потерять работоспособность.

Для начала отметим, что в силу ограничений языка программирования Java, условные переходы к меткам применять нельзя. В данном примере они были заменены на циклический переход в конструкции switch-case.

Для анализа эффективности Chenxi Wang's возьмем простой пример:

public class ExampleClass extends ArrayList {

private static Integer instance = null;

public static void main(String`[]` args) { hello(); world(); }

private static void hello() { System.out.print("Hello "); }

private static void world(){ System.out.print("World!!!rn"); }

}

После обработки алгоритмом получаем на выходе

Листинг вывода

run:

1363432304488

public class ExampleClass extends ArrayList{private static Integer instance = null;public static void main(String`[]` args){java.util.Stack stack = new java.util.Stack<>(); stack.push(1);int postNumber; while(stack.size()>0){postNumber = stack.pop(); switch(postNumber){case 1:stack.push(4);stack.push(2);break;case 4: stack.push(5); stack.push(3); break;case 5: break;case 2:System.out.print("Hello");break;case 3: System.out.print("World!!!rn"); break;}}}}

1363432304492

BUILD SUCCESSFUL (total time: 0 seconds)

Для полноты проведения анализа алгоритма требуется произвести обратное преобразование в ручном режиме ^[2,3]. Для этого сначала полученный код приводится к виду, согласно Code Style Convention (CSC) для языка программирования Java.

В данном примере можно увидеть, что любой switch-case вызывается всего 1 раз, и инициируется одним случаем. Это подсказывает путь, при котором все вызовы сводятся к одному, естественно учитывая порядок вызова. После удаления цикла, отрабатывающего всего один раз, получам следующий исходный код:

public class ExampleClass extends ArrayList<String> {

private static Integer instance = null;

public static void main(String`[]` args) {

System.out.print("Hello ");

System.out.print("World!!!rn");

}

}

Этот исходный код получен исключительно за счет того, что каждый из переключателей switch-case использован один раз. При более сложном графе управления, проведение такого анализа не представляется возможным ^[4].

Сравнивая исходный текст и полученный, установить их функциональную тождественность практически невозможно. Логику работы программы по обфусцированному исходному коду понять очень трудно. Иногда это можно сделать используя примеры запуска полученного исходного кода. Отсюда следует, что при устранении озвученных недостатков, алгоритм является достаточно эффективным.