导读] 本文拟针对Java软件的加密保护方法，其中综合运用了多种加密技术，抗破解强度高；使用纯软件保护技术，成本低。
Java软件由于Java语言面向对象和编译成中间码执行的特点，其在抗反编译和反盗版方面显得尤其脆弱，为此，我们针对Java软件的特点，综合运用各种加密方法，探索设计出一个实用型Java软件加密保护方法。
一、Java软件加密基本思路
对于应用软件的保护笔者从两个方面进行考虑，第一是阻止盗版使用软件，第二是阻止竞争对手对软件反编译，即阻止对软件的逆向工程。
1、阻止盗版
在软件运行时对自身存在的合法性进行判断，如果认为自身的存在和运行是被授权的、合法的，就运行；否则终止运行。这样即使软件可以被随意复制，只要盗版用户没有相应的授权信息就无法使用软件。
2、阻止反编译
对编译产生的Class文件加密处理，并在运行时进行解密，解密者无法对软件进行反编译。
二、Java软件加密的总体流程
为了保护用Java语言开发的软件，我们设计并实现了一个实用、高强度的加密算法。以下称需要保护的Java软件为“受保护程序”，称对“受保护程序”进行加密保护的软件为“加密程序”。对软件加密保护的流程如图1所示。
三、加密算法分析设计
1、用户信息提取器设计
为了防止用户发布序列号而导致“一次发行，到处都是”的盗版问题，提取用户机器中硬件相关的、具有唯一性的信息——用户计算机的硬盘分区C的序列号，并要求用户将此信息与用户名一起返回，之后用“序列号生成器”根据用户返回信息生成一个唯一合法的软件注册序列号发回用户，用户即可使用此号码注册使用软件。
这个信息提取器使用Winclows 32汇编以一个独立的小程序方式实现，程序代码如图2所示。
2、序列号生成器与序列号合法性判断函数的设计
序列号生成器与序列号合法性判断函数中运用RSA加密算法。在序列号生成器中是使用私钥将用户返回的信息（硬盘序列号，用户名）进行加密得到相应的注册序列号；在序列号合法性判断函数中使用私钥将用户输入的注册序列号解密，再与（硬盘序列号，用户名）进行比较，一致则调用程序装载器将程序其他部分解密装入内存，初始化删环境并运行程序主体；否则退出。
RSA加密算法的实现需要使用大数运算库，我们使用MIRACL大数库来实现RSA计算，序列号生成器的主要代码如下：
char szlnputString[]=”机器码和用户名组成的字符串”;
char szSerial[256]=[0];//用于存放生成的注册码
bign，d，c，m; //MIRACL中的大数类型
mip→IBASE=16; //以16进制模式
n= mlrvar(0); //初始化大数
d= mirvar(0);
c= mirvar(0); //C存放输入的字符串大数
m= mlrva(o);
bytes to big( len, szlnputString,c);
//将输入字符串转换成大数形式并存入变量c中
cinstr(n,”以字符串形成表示的模数”);//初始化模数
cinstr(d,”以字符串形成表示的公钥”)：//初始化公钥
powmod(c,d,n,m); //计算m=cdmod n
cotstr(m,szSerial)；//m的16进制字符串即为注册码
序列号合法性检测函数的主要代码如下：
char szlnputStringL]=”机器码和用户名组成的字符串”;
char szSerial[ 256]=”用户输入的序列号”
bign,e,c,m; //MIRACL中的大数类型
mip→IBASE=16; //以16进制模式
cinstr(m,szSerial); //将序列号的16进制转成大数形式
cinstr(n,”模数n的字符串形式”);//初始化模数n
cinstr(e,”字符串形式的公钥”);//初始化公钥
if compare(m,n)==-1） //m<n时才进行解密 { powmod(m,e,n,c);//计算m=me mod n
big_to _bytes(0,c,szSerial,0); //转为字符串
return lstrcmp( szlnputString,szSerial);
}3、强耦合关系的设计
如果在序列号合法性检测函数中简单地使用图3所示流程：
解密者可以使用以下几种手段进行攻击：
（1）修改“判断合法性子函数”的返回指令，让它永远返回正确值，这样可以使用任意的序列号，安装／使用软件。
（2）修改判断后的跳转指令，使程序永远跳到正确的分支运行，效果和上一种一样。
（3）在“判断合法性子函数”之前执行一条跳转指令，绕过判断，直接跳转到“正常执行”分支运行，这样可以不用输入序列号安装／使用软件。
为阻止以上攻击手段，笔者在程序中增加了“序列号合法性检测函数”与程序其他部分“强耦合”（即增强其与程序其他部分的关联度，成为程序整体密不可分的一部分，一旦被修改程序将无法正常工作）的要求（见图1），并且设置一个“完整性检测函数”用于判断相关的代码是否被修改过。当然，基于同样的原因，“完整性检测函数”也必须与程序其他部分存在“强耦合”关系。
强耦合关系通过以下方式建立：
在程序其他部分的函数（例如函数A）中随机的访问需要强耦合的“序列号合法性检测函数”和“完整性检测函数”，在调用时随机的选择使用一个错误的序列号或是用户输入的序列号，并根据返回结果选择执行A中正常的功能代码还是错误退出的功能代码，流程如图4所示。
经过这种改进，如果破解者通过修改代码的方式破解将因“完整性检测”失败导致程序退出；如果使用SMC等技术绕过“序列号合法性判断函数”而直接跳至序列号正确时的执行入口，在后续的运行中，将因为随机的耦合调用失败导致程序退出。破解者要破解软件将不得不跟踪所有进行了耦合调用的函数，这显然是一个艰巨的任务。
4、完整性检测函数的设计
我们使用CRC算法算出需进行完整性检测的文件的校验码，并用RSA加密算法的公钥（不同于序列号合法性检测中的公钥／私钥对）将其加密存放在特定的文件中，在检测时先用CRC算法重新生成需进行完 整性检测的文件的校验码，并用私钥将保存的校验码解密，两者相比较，相等则正常运行；否则退出。
5、程序加载器的设计
与编译成机器码执行的程序不同，Java程序只能由Java虚拟机解释执行，因此程序加载器的工作包括：初始化Java虚拟机；在内存中解密当前要运行的class文件；使解密后的c:lass文件在虚拟机中运行，在 需要时解密另一个class文件。图5是用于初始化JVM的代码：
以上介绍了我们设计的针对Java软件的加密保护方法，其中综合运用了多种加密技术，抗破解强度高；使用纯软件保护技术，成本低。经笔者在Windows系列平台上进行测试，运行稳定，效果良好。
在研宄开发过程中，我们还总结出加密保护软件的一些经验：
1、对关键代码和数据要静态加密，再动态解密执行；要结合具体的工作平台使用反跟踪／调试技术；
2、要充分利用系统的功能，如在Windows下使用DLL文件或驱动程序形式能得到最大的丰又限，可以充分利用系统具有的各种功能；
3、如果可能应该将关键代码存放在不可禚复制的地方；
4、序列号要与机器码等用户信息相关以阻止盐复布序列号；
5、加密流程的合理性比加密算法本身的强度更重要。
小知识之DLL文件
DLL是Dynamic Link Library的缩写，意为动态链接库。在Windows系统中，从Windows3.x的后续版本起，大部分的系统DLL文件被存放在%SystemPath%Windows\System32文件夹中（systempath为系统安装根路径）目录下。DLL是一个包含可由多个程序同时使用的代码和数据的库。
