基于代码加密的防篡改软件水印技术的研究与实现

论文摘要

软件水印是一种解决软件版权保护的技术。传统的软件水印技术面临防篡改能力有限,水印嵌入的数据率、鲁棒性较低等问题。本文围绕软件水印在版权保护中所关注的上述问题,从软件盗版、软件篡改和逆向工程等攻击出发,结合静态分析、软件水印和代码加密技术,来提高软件水印的数据率、鲁棒性和防篡改能力,增强软件水印的版权证明能力。论文通过比较静态水印与动态水印,深入研究了水印数据的分割算法、动态图软件水印的水印拓扑图结构、水印的嵌入与提取过程等。在此基础上,给出了改进的水印拓扑图结构,同时提出了“软件水印+代码加密”的软件保护方案,通过原型系统及实验数据验证了该方案的可行性和有效性。具体研究工作主要包括：（1）围绕动态图水印中的水印拓扑图结构进行研究。针对抗攻击性最好,但是数据率较低的PPCT结构,提出一种改进的MPPCT结构,并将其与PPCT结构进行比较分析,结果表明MPPCT结构在数据率方面具有明显优势,且能有效抵抗共谋攻击,是一种良好的水印拓扑图结构。（2）为了增强软件水印的鲁棒性及防篡改能力,提出一种基于代码加密的防篡改软件水印方案。水印嵌入过程中,使用基于广义中国剩余定理的数据分割法,对代表版权信息的大数进行分割,以提高水印信息的隐蔽性。通过修改软件的源代码和目标代码实现水印的嵌入过程,根据特定的策略对部分目标代码进行加密,并提高加解密密钥与程序自身的关联聚合度,从而增强软件水印的鲁棒性以及防篡改能力。（3）设计并开发了原型系统——MPPCTMark.结合水印生命周期,使用一个具体应用实例来阐述系统的整体工作流程。针对软件水印的数据率、隐蔽性、鲁棒性、安全性以及给程序带来的性能过载等评价指标,对MPPCTMark进行大量实验,实验数据和结果充分表明了本文中水印方案的有效性、健壮性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 软件水印的研究现状
• 1.3 研究的主要内容
• 1.4 论文结构以及章节安排
• 第二章 软件水印技术概述
• 2.1 软件水印的模型
• 2.1.1 软件水印的基本框架
• 2.1.2 软件水印的评价
• 2.1.3 针对软件水印的攻击
• 2.1.4 软件水印的保护
• 2.2 软件水印的分类
• 2.2.1 静态软件水印
• 2.2.2 动态软件水印
• 2.3 动态图（DGW）软件水印
• 2.3.1 DGW的水印拓扑图结构
• 2.3.2 DGW水印的嵌入
• 2.3.3 DGW水印的提取
• 2.4 水印数据的分割
• 2.4.1 广义中国剩余定理
• 2.4.2 GCRT分割法
• 2.5 本章小结
• 第三章 具有防篡改功能的动态图软件水印方案
• 3.1 研究现状
• 3.2 相关支撑技术
• 3.2.1 软件防篡改技术
• 3.2.2 函数调用过程解析
• 3.3 改进的MPPCT结构
• 3.4 系统的总体框架
• 3.5 水印的嵌入
• 3.5.1 水印数据的生成
• 3.5.2 源代码的处理
• 3.5.3 目标代码的处理
• 3.5.4 外部加密器加密目标代码
• 3.6 水印的提取
• 3.7 受保护代码的执行流程
• 3.8 防篡改性能分析
• 3.9 本章小结
• 第四章 原型系统的设计与实现
• 4.1 开发环境
• 4.2 MPPCTMark系统设计
• 4.2.1 系统模块设计
• 4.2.2 系统类图设计
• 4.2.3 系统界面设计
• 4.3 MPPCTMark关键算法的实现
• 4.3.1 MPPCT结构水印编码算法
• 4.3.2 水印分支函数WBF的实现
• 4.3.3 外部加密器的实现
• 4.3.4 加解密函数的实现
• 4.3.5 水印的提取算法
• 4.4 具体实例说明
• 4.4.1 水印数据生成
• 4.4.2 水印的嵌入
• 4.4.3 外部加密器
• 4.4.4 水印的提取
• 4.5 本章小结
• 第五章 原型系统的性能分析
• 5.1 正确性分析
• 5.2 隐蔽性分析
• 5.3 数据率分析
• 5.4 性能过载分析
• 5.5 鲁棒性分析
• 5.6 安全性分析
• 5.7 综合比较分析
• 5.8 本章小结
• 总结与展望
• 全文工作总结
• 未来工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的项目
• 致谢