软件狗[Dongles]的加密与解密技术简介
不清楚文稿的作者是哪位,转载的一篇文章,目的在于大家了解加密狗的基本知识.此篇文章将从基础开始，从了解软件狗的工作原理到手工制作软件狗，到介绍软件狗以前和现行的保护措施，其次是在现行基础上如何改进使其保护功能更加完善，而后将从软件和硬件方面详细讲解软派和硬派高手是如何解密软件狗的，全文中我将引用大量的实例，以便您能够很好的理解。
因为本人不是做计算机专业，所学知识非常浅薄，只能边学习边请教，并且只能利用业余时间完善此文章，所以我会对其不断修改[我不想每一篇文章都单独发帖，这样影响版面的美观，相关的东西总结一下就好了]，力求全面、详细、完整。
软件狗
1、认识软件狗。[首先我对软件狗作一简单介绍，在后面我们将对各种软件狗的加密和解密做详细的讲解。]
软件狗是插在微机并行口上的一个软件保护装置，它包括主机检查程序和密钥（也称加密盒）两部分。主机检查程序就是前面说的加密代码的一部分，加密盒是用来存放密码的。一般来说，软件狗插在并行口上，不会影响打印机的正常工作。常见的软件狗加密盒外形，如两个一公一母的D行25针连接器倒接在一起，公头(DB25/M）插在并行口上，母头(DB25/F)可接打印机，相当于原来的并行口。整个软件狗的硬件电路板就在这约5厘米见方的加密盒子里。
电路板上的公头（DB25/F)之间的管脚是一一对应、直接相联结的，以保证并行口的作用不变。存储密码或起信号加密变换作用的器件及其它辅助元件就跨接在这25根线上面，应用程序以特定的方式跟他们沟通、核对。除了某些设计不良的情况之外，一般不会影响打印机的正常工作，打印机工作时也不会影响它们。
为了防止程序被非法复制，所做的加密保护措施一般都包括两部分。首先是要有保存密码数据的载体，即密钥；其次是夹杂在应用程序中的主机检查程序，即加密代码。密钥应该能保证不易被解密、复制；如一般用磁盘做加密时，加密部分无法用一般的工具复制。另外，当检查程序用特殊方法去读密码时，密码应该能很容易地被读出，而不致影响应用程序的正常执行。当发现密码不对或密钥不存在时，就让主机挂起、重新起动或采用被的措施。
软件狗经历的“时代”
软件狗的发展经历了好几代，至2001年初就已发展到了第四代。
第一代是存储器型的加密锁。这是最有历史的加密锁，内部只有存储体，厂商只能对锁进行读、写。软件狗起信号加密变换作用的器件，最多只简单采用一些电阻、二极管等，检查方法也比较简单，很容易被人解密.常见的有原金天地的“软件狗”、深思洛克的Keypro型、Rainbow的Cplus等。这种锁的主要特点是厂商可以预先把自己的保密数据设置到锁内，然后在软件运行时随机读取，这样防止了解密者通过简单重复并口数据来解密，但解密者进一步分析一下数据规律就可以解决了，这就是常说的“端口”层的数据分析。这种加密锁原理非常简单，是种正在被逐步淘汰的产品，但是其原料成本极低，即使在很低的价位也有很好的利润，加密厂商一般都不愿放弃这种锁；而很多厂商由于成本原因又不得不采用，因此这种锁仍有一定的市场份额；
第二代是算法不公开的加密锁。硬件内部增加了单片机，即所谓内置CPU，厂商主要是利用算法功能进行加密。加密锁通常还增加了一些辅助功能，比如倒计数器、远程升级等。软件狗采用了低功耗TTL，COMS等逻辑元件，在电路上做了一些加密工作，检查时也要比第一代软件狗多一道手续，解密的难度自然也增加了。常见的有深思洛克的“深思Ⅰ”型，彩虹天地的SuperPro、微狗，ALADDIN的MemoHASP等。利用单片机，软件与锁之间的数据通讯建立了一个保密协议，数据都是经过加密的，解密者就难以分析出数据内容和规律了，因此对于这种锁的数据分析就不是停留在“端口”层了，解密者转向了“功能”层，就是对软件中的函数调用进行分析。为了抵挡功能层的数据分析，这种锁来了个“软硬”兼施的策略。
“软”的是指驱动程序内反跟踪、外壳加密等等软件工作，让解密者难以在功能层上仿真，谁都靠的是对操作系统、微机系统的精确理解。谁都无法决胜，结果是加密驱动程序在不断更新、膨胀。
“硬”的就是加密锁内的算法功能，这大大增加了解密难度，这是掌握在加密者手中的武器。但是，加密者只能设置算法的参数，即所谓内含多少种算法可选，而算法内容并不知道。这样就限制了厂商对算法的使用，要么预先记录算法结果然后在软件运行时核对（使用码表）；要么在软件中至少变换两次然后比较结果是否一致。如果解密者截获这些数据，通过统计、分析就有可达到解密目的；
第三代加密锁，即所谓“可编程”的加密锁。1999年初，以北京深思洛克为代表推出了第三代加密锁，“可编程”加密锁概念的推出是软件加密技术的一次进步。“可编程”加密锁设计初衷是希望用户能够将软件中重要的代码或模块“移植”到加密保护设备中运行，使软件与加密锁实现真正无缝链接。但由于成本限制，早期推出的几款“可编程”加密锁采用的低档单片机给 “可编程”性造成了很大的局限，主要表现在：1、算法变换的复杂度不够高，2、指令编码空间较小，3、程序区的空间较小。这些局限性使得用户根本不可能利用“可编程”加密锁实现理想的高强度加密方案。 软件狗采用了PAL（Programmable Array Logic)、PEEL(Programmable Electrically Erasable Logic Device)、GAL（Generic Array Logic)等可编程器件，但目前流行的期间大概要算串行读写的EEPROM(Serial Electrically Erasable PROM)了。这些器件由于密码编制的灵活性和制成密钥后在程序中插入检查的方便性，极大地增加了解密的难度。从使用的角度来看PAL、PEEL、GAL等逻辑器件只能读取数据，不能随时写入数据，密码的重新设置比较麻烦；而EEPROM芯片可随意读写，用在软件狗上灵活性相当大，譬如可以为每一个软件狗单独设一个密码，以增加解密的难度；另外，从EEPROM器件的电器性能上来说也非常适合做软件狗；因此这种器件在软件狗的设计中获得了广泛的应用，是当时软件狗制作者的首选芯片。它象一般RAM存储器一样可读写（只不过读写是串行的），即使断电后也能保存数据不变。常用的EEPROM型号是93C46，它是64×16bit的结构，也就是说一个93C46具有64个16位bit单元的容量，每次处理数据也都是16位。有的93C46，如Microchip、ATMEL、CSi等品牌的93C46可以通过切换，变为128×8bit或64×16bit两种模式，这对软件狗制作来说就更灵活了，其加密效果也更好。当然也有人采用更大容量的93C56、93C66或容量小一点的93C06、93C26等EEPROM芯片。因为软件狗是插在微机的并行口上，所以检查程序是通过并行口的I/O地址去读写EEPROM。具体的读写方式跟硬件线路以及EEPROM的时序有关，因此，一般的检查程序针对某一种硬件线路；但是这些程序大同小异，大体上是差不多的。
第四代软件够在第三代软件狗基础上，加入一个单片机芯片，如PIC16C5X。此芯片中存有特定的算法程序，可将读出的密钥数据进行加密变换，以对抗逻辑分析仪。可以说，软件狗发展到第四代，已经非常成熟了。在此技术上，各软件狗研制公司又加入自己的电路设计，形成了各自的产品特色。
平时常见的狗主要有“洋狗”（国外狗）和“土狗”（国产狗）。这里“洋狗”主要指美国的彩虹和以色列的HASP，“土狗”主要有金天地（现在与美国彩虹合资，叫彩虹天地）、深思、坚石。总的来说，“洋狗”在软件接口、加壳、防跟踪等“软”方面做得没有“土狗”好，但在硬件上绝对“无法”pj（应当说pj难度非常大）：而“土狗”在“软”的方面做得绝对称得上世界第一，许多技术，如噪音、自检测、算法可变、码表变换等等，可以说都很先进，而在硬件上不及国外，只要稍有单片机功力的人，都可复制。
现在狗的技术发展很快，针对不同的应用场合有不同的类型，如：
强劲狗：自由定义算法的高强度加密方案
微狗：面向单片机环境的高强度加密方案
USB狗： USB接口的微狗全兼容产品
软件狗：面向单机环境的低成本加密方案
网络狗：面向网络环境的加密方案
卡式狗：面向网络环境的加密方案
软件狗采取了各种的加密技术，目前较先进的加密技术有以下几种：
AS技术：API函数调用与SHELL外壳加密结合，即使外壳被破坏，加密程序依然不能正常运行。
反跟踪：
a.数据交换随机噪音技术：有效地对抗逻辑分析仪分析及各种调试工具的攻击。
b.迷宫技术：在程序入口和出口之间包含大量判断跳转干扰，动态改变执行次序，提升狗的抗跟踪能力。
抗共享：可从硬件对抗并口共享器，由开发商选择是否共享狗。
口令：可由软件开发商设置32位口令，口令错误将不能对存储区进行读写。
时间闸：某些狗内部设有时间闸，各种操作必须在规定的时间内完成。狗正常操作用时很短，但跟踪时用时较长，超过规定时间狗将返回错误结果。
单片机：硬件内置单片机，固化的单片机软件保证外部不可读，从而保证狗不可仿制。
存储器：提供20字节掉电保持存储器供开发商存放关键数据、配置参数等信息。
市场上常见几种软件狗的简单介绍
彩虹天地：在中国应该算是老大了，从第一代到第四代的产品都有，但它的主要产品还是第三代的微狗（TD-MH)，该代产品中有干扰芯片，能随时产生无用的干扰信号，更加有效的对抗逻辑分析仪；虽然有第四代的强劲狗（CS-QA)，但好象有不少问题，所以推出的USB接口的加密锁还是兼容微狗的。彩虹天地的加密强度不高，最简单的pj方法就是随便买一个狗，然后复制成要解的狗。
深思洛克：也是一个比较有名的，至2001年初最主要的产品就是第四代的深思Ⅲ型加密狗，特点就是用户可在狗中定义自己的算法，这大大加强了其保护能力，但它的CPU功能还不够强，算法上有漏洞，而且只提供一种加密方式，所以也是可以击破的，并且也能硬件复制原狗。此类狗加密的产品有Pkpm结构计算软件、分析家股票软件、圆方cad软件等等。
深思 Ⅲ 的n阶黑箱模型法:
深思 Ⅲ 的n阶黑箱模型法并不是简单的记忆，而是通过深思 Ⅲ 独特的完全可编程使得深思 Ⅲ 锁对于输入和输出呈现高阶黑箱控制模型的特征。每次调用代码运行时使用锁内存储作为运算变量和参数，改变锁的状态影响后续的调用。用户自定义的代码没有任何的说明书和特征，甚至两次相同的调用会返回不同的有用的结果。这是深思 Ⅲ 独特之处。
以上加密范例并不要求加密者寻找复杂并难以预料的函数关系加以移植。
如果是采用0阶黑箱模型那么输入与输出具有直接的对应关系 y=f(x1,x2)，其中x1，x2为本次输入，y为本次输出。这时如果函数关系简单就很容易被解密者破译，比如用迭代法、插值法和列表法等方法逼近；这就迫使加密者寻求复杂函数来防止解密者的破译和仿真。但由于锁内资源的限制使得软件移植几乎不可能。现在采用n阶黑箱模型，就使得输入与输出的对应关系复杂化： yn=f(yn-1,yn-2,yn-3,...,y1,xn1,xn2)，其中，y1，y2，...，yn-1为以前n-1次调用输出或隐藏的结果，xn1，xn2为本次（第n次）调用的输入参数。
面对这样的复杂关系，解密者简单地取消中间的任何一次调用都可能使后边的结果发生错误，既使是简单的函数关系也可以被这高阶黑箱过程隐藏得难以推测。这样，借助于高阶黑箱模型法很容易找到应用软件中可以利用的公式或函数作为加密的对象。
n阶黑箱模型法使用过程中一样可以使用码表法，例如，范例中的第一次调用。
但是，这样的码表法不同的加密点互相关联，必须进行整体解密，这就大大地提高了加密强度。使用传统的0阶黑箱模型时，不同的加密点之间互不关联只需各个击破分别解密即可，其复杂度无法与n阶黑箱模型相比。对于比较复杂的函数，尽管锁内没有足够的资源，还是可以通过n阶模型法进行加密处理我们可以将复杂函数化为简单函数的运算组合，例如：y=(a-b)*(a+b)+c可以先计算（a-b）和（a+b）然后将结果相乘再加c。
n阶模型严格说是不可解的（只是目前理论上，也请深思公司记住这一点），因为第n次输出依赖于前n-1次输入和输出，而前n-1次输出可能已部分或全部被隐藏，所以第n次输出无法推测，至少推测n-1次输入产生的输出要比一次输入产生的输出复杂度有质的飞跃。
深思 Ⅲ 具有完备的指令系统，可以通过编程实现n阶或任意阶黑箱模型，每次调用互相关联，并且可以绝对隐藏中间结果，只要使用得当，理论上是不可解的（ 我的理论是没有不可解的:)
飞天诚信：是新崛起的一家，主要产品是ROCKEY-IV和相兼容的USB狗，技术支持比较好，功能比较多，它的外壳加密程序很不错，用在加密上主要是8号功能（种子码）和14、15、16号功能（都是自定义算法），它的自定义算法比深思的产品好，“没有”漏洞（目前理论上说）。如果很好地使用它加密，是极难pj的。但大多数开发商都很偷懒，比如就只用8号功能（种子码）来加密。
制作和出售软件狗的公司很多，你只要注意一下计算机杂志上的广告就能得知。各公司生产的软件狗除了上述特点外，一般都有一些为吸引用户而附加的功能，主要是一些工具软件，其核心技术却是大同小异。
加密狗的一般特点
1、不占用并行口，因为它虽然插在并行口上，但是它又提供了一个跟原来一致的并行口。
2、软件具有防解密功能，可对抗各种调试工具的跟踪。
3、一狗一密码或一种线路，软硬件不可互换，就像一把锁一把钥匙那样。
4、提供各种语言的编程接口以及一套实用工具，方便用户在自己开发的程序中嵌入加密模块。
5、提供对可执行文件的加密工具，以便用户对已有的产品进行加密。
目前主流软件加密锁的不足
对软件加密保护产品而言，使用者最关心的是加密的有效性，产品的兼容性和稳定性。目前市场上主要的软件加密锁硬件内部均含有单片机，即所谓内置CPU，软件厂商主要是利用算法功能进行加密。加密锁通常还增加了一些辅助功能，比如倒计数器、远程升级等。这类型加密锁主要产品有彩虹天地的“微狗”“SuperPro”、深思洛克的“深思Ⅰ、III型”、 ALADDIN的HASP3、4等。通过对这些软件锁进行分析，认为从安全性上讲他们至少有三方面致命的薄弱点：
薄弱点1：设计原理有很大缺陷
目前主流的加密锁硬件提供了读、写和算法变换功能，且算法变换关系难以pj和穷举。但这类加密锁最大的缺陷是算法不向软件厂商公开，锁内的变换算法在出厂时已经固定，软件加密者只能设置算法的参数。这样就限制了厂商对算法的使用，要么预先记录算法结果然后在软件运行时核对（使用码表），要么在软件中至少变换两次然后比较结果是否一致；如果解密者截获这些数据，通过统计、分析就有可达到解密目的。
薄弱点2：加密锁受处理能力的限制，无法为软件提供强有力的保护
市场上曾先后推出了几款“可编程”加密锁。这类型加密锁最大的特点就是可以让用户自行设计专用算法。“可编程”加密锁的出现的确是软件加密技术的一次进步。深思洛克的“深思III”、飞天诚信的“Rockey4”均属此类产品。
但由于成本限制，这类型加密锁往往只能采用10～20元人民币的通用8位单片机或同档次的ASIC芯片作为核心微处理器。这种低档单片机的处理运算能力是相当弱的，这就给 “可编程”加密锁造成了很大的局限性，主要表现在：1、算法变换的复杂度不够高，2、指令编码空间较小，3、程序区的空间较小。这些局限性使得用户根本不可能利用“可编程”加密锁实现理想的高强度加密方案。
薄弱点3：硬件本身抵抗恶意攻击的能力较弱
随着集成电路设计、生产技术的发展，安全产品的核心芯片硬件本身受到攻击的可能性越来越大。典型的硬件攻击手段有电子探测攻击（如SPA和DPA）和物理攻击（探测，如采用SiShell技术），下面我们就这方面进行简要的分析。
电子探测（SPA和DPA）攻击技术的原理是：单片机芯片是一个活动的电子元器件，当它执行不同的指令时，对应的电功率消耗也相应的变化。通过使用特殊的电子测量仪和数学统计技术，来检测和分析这些变化，从中得到单片机中的特定关键信息。
物理攻击的方法有：通过扫描电子显微镜对芯片内部存储器或其它逻辑直接进行分析读取；通过测试探头读取存储器内容；通过从外部无法获取的接口（例如厂家测试点）对存储器或处理器进行直接数据存取；再激活单片机的测试功能等。
由于通用低档单片机并非定位于制作安全类产品，没有提供有针对性的防范物理攻击手段，因此比较容易通过电子探测（SPA和DPA）攻击直接读出存储器内的数据。虽然大多数普通单片机都具有熔丝烧断保护单片机内代码的功能，但此类芯片应用场合广、发行批量大，随着厂商间委托加工与频繁技术转让，使得利用该类芯片下载程序的设计漏洞，利用厂商的芯片测试接口，通过特殊的烧写时序和数据读出信息成为比较容易的事情。
ASIC芯片是完全根据用户需求而特别定做，属于小批量生产。由于其采用特殊的逻辑电路且不会轻易公开测试功能接口，因此只要以其为基础开发的系统不是保存重要的信息或者不用于高级别的安全场合还是可以防范一般情况下的物理攻击。
加密锁性能判定
加密锁很小巧，包含的技术内容却很丰富。一般我们从三个方面分析加密锁的性能：
第一个是加密原理，或者说加密锁有些什么功能，这往往是针对一些解密方法发展起来的，最需要创造性的地方就是这里。国内产品在这个方面一直与国外产品具备足够的竞争能力。
第二个是加密锁的可靠性、稳定性、兼容性、透明性等。这些是对锁的基本要求，但是做完整并不容易，尤其是兼容性、透明性问题，加密厂家在这方面有着丰富的经验，但是没有谁可以100%保证。透明性是锁的一个比较特殊的指标，由于锁是工作在并口(打印口)，并口还会有其他设备，比如打印机、绘图仪、硬盘、光驱等，锁如果影响到原来设备的正常工作就是透明性不够好，完全的透明是难以做到的，一般的加密厂家不保证锁对并口硬盘、光驱等设备的透明性。
最后一个是锁的易学性、易用性。
软件狗加解密技术的简单介绍（我将在以后陆续加入并详细介绍）
涉及到加、解密的技术可以说是包罗万象，基本的有汇编语言、调试工具、操作系统等，还需要一些密码学的基本常识，如果对数据结构、编译原理等有一定的了解会更有帮助。当然，这并不是说没有这些基础就做不好加密，在使用加密锁时，很多工作已经由加密厂家完成了，其实加密者只要对“随机性”有一些基本的认识，就可以完成很出色的加密。这个随机与一般意义上的随机有所不同，这里强调的是“不可预测性”。如果解密者可以预知加密锁返回的数据，就可以用程序代替锁来返回，软件就无法知道锁是否真正存在，就是被解密了。这就是我们常说的“仿真”，在密码学中就是假冒攻击。所以，加密的一个重要思路就是让解密者看来：锁输入输出数据有很强的随机性。目前，加密设计中最迫切解决的就是构造随机性的问题。
常有人这样加密：在软件中反复检查锁内的数据，而且运用了很复杂的检查方法，比如中间插入一些运算或者垃圾程序等，加密的工作量很大，以为“我查了那么多次锁还不够吗？”。但这在解密者眼里不值一提，只要发现锁返回数据的规律性就足够解密了，根本不必理会软件是怎么使用的。这种加密失败在于，只是用了些读操作，没有构成返回数据的随机性。那么，如果扩大加密锁存储容量，或者进行些写操作就行吗？显然还是随机性太差。因为这点，第一代加密锁很难胜任真正的加密工作了。也因为这点，过去比较繁荣软加密技术难以深入发展。这提醒我们，如果加密原理不合理，再大的加密工作量也是徒劳无益的。
使用算法变换就可以增强随机性，但是有人这样加密：在软件中大量调用算法变换，变换的数据量也很大（即算法码表很大），可还是被轻易解密了。为什么呢？是不是算法被破了？不是。这种加密方法在解密者看来和上个没有什么不同，只要把每次变换的数据内容都记录下来，如果软件再用同样的数据调用算法，解密者自然知道应该返回什么数据了。失败原因是，码表内容是固定的，被解密者穷举了，没有构成随机性，这说明可以穷举的东西是不具备随机性的。那么怎么才能防止被穷举呢？由于加密者也不知道算法方程，实际上是做不到的。但是，我们可以给解密者增加很多穷举困难。我们知道，只要让解密者抓到一次，这个数据就再也没有加密作用了，因此不能让软件运行一次就用完所有码表，另外还可以用些随机数来做变换，这就考验解密者的分辨能力了。这是个技巧性比较高的问题，需要不小的工作量，但这的确对加密强度有贡献。
如果加密者知道算法内容，而解密者不知道，这样就可以用任何数据来访问加密锁的算法功能，解密者就无法穷举了，第三代“可编程”加密锁就能实现这种思想。
由于第三代锁的出现，需要补充另外一个话题，就是加密锁的功能。如果解密者可以通过数学方法解析出锁的内部功能，就可以“仿真”了。如何设计锁的功能才不易被破呢？这涉及到一点密码学，一般的加密者只要能够将不同类型的运算混合使用就够。对于第一、二代加密锁，解密者没有必要去分析程序是如何使用锁返回数据的（仿真的思路），而对于第三代锁，这种方法常成了解密者唯一希望，寄希望于通过跟踪锁返回数据的使用过程而推测出锁的内部功能。这时候几乎任何能够降低程序可读性的手段都会提高加密效果，比如程序垃圾、反复的数据搬动、嵌入汇编、插入浮点运算等等。这点很吸引人，即使你刚明白加密，也能让解密专家围着你团团转。
加密者往往远不如解密者专业，随着互联网的发展，解密技术正以更快的速度传播，这给加密带来了更大的挑战。
软件狗的加密技术介绍
解密一个软件狗可以从两方面入手，其一是软件，只要把检查软件狗的那部分代码解除，那么软件狗就成了一只“死狗”。其二是从硬件入手的解密方法，其含义是要仿制一个加密盒，不管机密做的如何好，如果加密盒被仿制了，那么软件狗的加密作用也就不存在了。因此，从硬件入手的解密跟从软件入手的解密其效果是一样的，只不过后者需要付出一定的额外代价—硬件成本而已。 软件狗的资料很不错，记录下。。。。。。。 谢谢提供,好文章.辛苦了,支持楼主. 目前水平还谈不上破加密狗,看看了解一下 狗真的挺好用~~，方便 这好象是打狗天地的文章 我单位的一个软件系统就采用了软件狗,学习一下.谢谢提供. 水平有限，学习中！ 好东西,收藏了/:014 xx谢谢楼主分享，有个像优盘的软件加密狗是不是原理一样