基于可靠特征的軟件水印研究.pdf

1、軟件水印是數(shù)字水印技術(shù)的一個(gè)分支,它將版權(quán)信息作為水印,秘密地嵌入在軟件流程、代碼、數(shù)據(jù)中,通過(guò)提取水印驗(yàn)證合法擁有者,檢測(cè)、威懾盜版行為。該技術(shù)有效保護(hù)軟件知識(shí)產(chǎn)權(quán),不限制軟件執(zhí)行,符合軟件廠商既保護(hù)產(chǎn)權(quán)又不影響市場(chǎng)推廣的策略,受到軟件廠商高度重視,是軟件安全研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
　　近20年來(lái),軟件水印研究取得了大量研究成果,發(fā)表了多種軟件水印算法,但滿足實(shí)際應(yīng)用需求的軟件水印技術(shù)匱乏,其研究面臨諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。1、已有軟件水印算

2、法,大都以加入傀儡指令的方式嵌入水印,形成水印的代碼沒(méi)有真正的功能,利用逆向工程技術(shù),很容易找出這些代碼,進(jìn)而破壞水印提取。2、水印魯棒性差,即使編譯器的優(yōu)化功能都能對(duì)水印產(chǎn)生巨大影響,目前沒(méi)有一種軟件水印技術(shù)能抗混淆攻擊。3、為提高水印魯棒性,試圖隱藏水印形成代碼,導(dǎo)致水印算法無(wú)法公開(kāi),水印對(duì)抗強(qiáng)度差。4、抄襲程序整體代碼的情形極為少見(jiàn),當(dāng)攻擊者復(fù)制部分代碼時(shí),以整體程序?yàn)榍度雽?duì)象的水印,很難在部分代碼中提取。
　　針對(duì)以上問(wèn)題

3、,本文對(duì)軟件圖分簇后,以簇為單位嵌入水印信息抗部分代碼剽竊;以軟件指令分布統(tǒng)計(jì)、頻繁執(zhí)行路徑、混淆編譯為可靠特征,將水印信息映射在軟件本身的功能代碼中,提高水印魯棒性。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)提出基于軟件稠密共變圖分簇的軟件水印方法,解決部分代碼剽竊時(shí)水印信息失效問(wèn)題。該方法從CVS服務(wù)器上提取軟件稠密共變圖,再以隨機(jī)步方式融合未改變節(jié)點(diǎn),形成精確的稠密共變圖。使用擴(kuò)展后的GN算法對(duì)該圖分簇后,每一簇代碼精確映射原程序的一個(gè)

4、子系統(tǒng)。在SANDMARK上的實(shí)驗(yàn)表明,除圖論方法外的軟件水印方法,當(dāng)以簇為單位嵌入水印,任何一個(gè)完整子系統(tǒng)中都能成功提取水印信息,這有效解決了部分代碼剽竊時(shí),水印信息失效問(wèn)題。
　　(2)借鑒變指令分布頻率嵌入水印思想,提出只改變部分代碼塊指令頻率的軟件水印方法。該方法針對(duì)MSIL程序,將程序中每一assembly做為一個(gè)代碼塊,通過(guò)等價(jià)指令替換,改變assembly中某一條指令分布頻率,嵌入一位水印信息。提取水印時(shí),根據(jù)代碼本

5、檢驗(yàn)特定assembly中選定指令頻率,提取水印位。該方法以整體特征為載體,實(shí)現(xiàn)難度比SHKQ算法小,無(wú)需改變大量指令,可應(yīng)用于較小的程序,通過(guò)代碼本選取,具有抗共謀攻擊能力。
　　(3)提出基于擴(kuò)展頻繁執(zhí)行路徑數(shù)據(jù)流的軟件水印方法。該方法以程序可靠特征WPP(Whole Program Path)為嵌入水印,以擴(kuò)展的頻繁執(zhí)行路徑數(shù)據(jù)流為載體,將水印映射在數(shù)據(jù)流整體特征上,把水印嵌入定位于邏輯層面,水印與軟件功能掛鉤,破壞水印則影

6、響程序執(zhí)行,有效提高了水印魯棒性。水印的嵌入對(duì)程序代碼修改少,能避免維護(hù)、升級(jí)、補(bǔ)丁、傳輸、正常操作影響軟件水印提取。WPP根據(jù)動(dòng)態(tài)輸入形成,不同的輸入確定不同的載體,即使將抄襲的代碼逆向工程后,用不同的編程語(yǔ)言再實(shí)現(xiàn),水印信息依然可以提取。實(shí)驗(yàn)表明,該方法可抗多種保持語(yǔ)義攻擊,幾乎不會(huì)對(duì)程序執(zhí)行產(chǎn)生負(fù)面影響。
　　(4)提出基于非等價(jià)語(yǔ)義混淆規(guī)則的軟件水印方案,解決混淆與水印嵌入相互影響問(wèn)題。該方案在對(duì)代碼進(jìn)行混淆的同時(shí),利用混

7、淆規(guī)則抽象映射水印信息,混淆與水印加入同時(shí)實(shí)現(xiàn),避免混淆對(duì)水印造成破壞。該方案設(shè)計(jì)了非等價(jià)語(yǔ)義混淆變換,混淆后的代碼不包含軟件的全部語(yǔ)義,執(zhí)行混淆后的程序得不到原程序功能,在隱藏軟件語(yǔ)義的同時(shí),保障了軟件水印魯棒性。方案設(shè)置一獨(dú)立模塊恢復(fù)語(yǔ)義,提取水印信息。反匯編實(shí)驗(yàn)表明,非等價(jià)語(yǔ)義混淆有效分割了代碼語(yǔ)義,在抵御逆向工程的同時(shí),提高了水印魯棒性。
　　(5)開(kāi)展了動(dòng)態(tài)軟件胎記技術(shù)的研究,將基于擴(kuò)展頻繁執(zhí)行路徑方法用于構(gòu)造軟件胎記。