基于可执行文件的软件水印技术研究和实践

论文摘要

计算机软硬件及网络技术的发展为数字产品的传播带来极大的便利,但随之而来的负作用是通过网络传输的数字产品很容易被非法使用。软件作为一种数字产品,其版权保护已成为一个十分重要的问题并受到越来越多的关注。软件水印技术将秘密的水印信息嵌入到软件载体中,对软件版权有很好的保护作用。近些年有不少的学者对软件水印进行了研究,但在水印的嵌入、提取和抗攻击等方面仍有很大的改进空间。本文在分析已有的软件水印技术的基础上,着重研究可执行文件(PE文件)作为水印信息嵌入载体的可行性,提出了一种新的基于PE文件的软件水印算法模型。该模型分为加壳、特征提取、完整性校验、水印嵌入和提取5个功能模块,分别实现不同功能。加壳模块根据PE文件头、节表和节体的特点,在原有PE文件后面通过添加新节,构造空闲空间,用于加入水印嵌入、提取程序等控制代码；本模型对于水印信息的生成提出新的方法,通过PE文件自身提取特征信息形成水印,并通过完整性校验模块对特征信息进行摘要提取,用于判定软件的完整性。水印嵌入模块充分利用文件的冗余空间,结合PE文件加载过程特点,从将提取特征生成的水印信息,进行复合混沌加密,对水印进行分割处理,结合设计的组合表将水印信息嵌入到PE文件的冗余空间中。水印提取模块首先完成对软件的完整性校验,根据不同的校验结果对水印进行提取和检测,对软件版权进行声明。在论文的最后部分,基于此框架系统对PE文件软件水印进行了实践。通过研究分析、实验仿真,根据PE文件本身的特点,结合密码学中的加密算法,参考病毒学中的组合表设计,可以看出本文的软件框架系统模型对软件有很好的保护作用。通过信息摘要的提取,能够很好的对软件进行的完整性验证；由于对水印,组合表等信息的加密等处理,保证了信息的安全性；通过软件本身的特征提取,生成的唯一水印能够很好的进行软件版权认定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 传统软件保护技术
• 1.3 软件水印技术
• 1.4 本文的主要研究工作及文章组织结构
• 1.5 本章小结
• 2 软件水印技术现状概述
• 2.1 软件水印的概念和定义
• 2.2 软件水印的分类
• 2.3 软件水印的攻击手段
• 2.4 现有主要软件水印算法
• 2.4.1 动态图水印
• 2.4.2 动态执行路径水印
• 2.4.3 矢量提取水印
• 2.4.4 其它的软件水印
• 2.5 本章小结
• 3 PE文件格式及其特点
• 3.1 Windows常用的可执行文件格式
• 3.2 PE文件结构分析
• 3.2.1 MS-DOS头部/实模式头部
• 3.2.2 实模式残余程序
• 3.2.3 PE文件头
• 3.2.4 节表
• 3.2.5 节体
• 3.3 PE的三种地址和内存的两种数据存储方式
• 3.3.1 PE的三种地址
• 3.3.2 内存的两种数据存储方式
• 3.4 PE文件的内存映射和装载过程
• 3.5 本章小结
• 4 基于PE可执行文件的软件水印框架模型
• 4.1 PE文件中可被利用的冗余字段和空闲区域
• 4.1.1 DOS文件头中的冗余字段
• 4.1.2 PE文件头中的冗余字段
• 4.1.3 节表中可利用的冗余字段
• 4.1.4 PE文件中可以利用的空闲区域
• 4.1.5 扩充PE文件,构造空闲区域
• 4.2 基于PE可执行文件的软件水印框架模型
• 4.2.1 框架模型基本思想和模块组成
• 4.2.2 功能模块介绍
• 4.3 本章小结
• 5 基于PE可执行文件的软件水印实践
• 5.1 PE加壳模块
• 5.1.1 壳的相关知识
• 5.1.2 WINAPI函数介绍
• 5.1.3 本文中的一些具体操作
• 5.2 特征提取模块
• 5.2.1 PE文件的特征信息
• 5.2.2 特征信息浏览
• 5.2.3 DataDirctory域中的Import Table分析
• 5.3 完整性验证模块
• 5.3.1 MD5算法原理
• 5.3.2 MD5算法详细描述
• 5.3.3 MD5算法在本文中的应用
• 5.4 水印嵌入和提取模块
• 5.4.1 水印产生
• 5.4.2 水印预处理
• 5.4.3 水印嵌入
• 5.4.4 水印提取
• 5.5 算法的性能分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录:攻读学位期间的主要学术成果
• 致谢