[論文レビュー] Advanced Software Protection Now

Diego Bendersky, Ariel Futoransky+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 11, 2010

Advanced Malware Detection Techniques参考文献 32被引用数 7

ひとこと要約

この論文では、ライセンスの強制とトレイトルトレーシングを可能にする、ハードウェア不要のソフトウェア保護フレームワークを提示している。セキュアトリガーとコードの難読化を組み合わせることで、逆コンパイルや改ざんのコストを実行不能な水準まで引き上げる。攻撃者が全プログラムフローを解析しない限り、すべての保護メカニズムを正確に特定・削除することはできない。

ABSTRACT

Software digital rights management is a pressing need for the software development industry which remains, as no practical solutions have been acclamaimed succesful by the industry. We introduce a novel software-protection method, fully implemented with today's technologies, that provides traitor tracing and license enforcement and requires no additional hardware nor inter-connectivity. Our work benefits from the use of secure triggers, a cryptographic primitive that is secure assuming the existence of an ind-cpa secure block cipher. Using our framework, developers may insert license checks and fingerprints, and obfuscate the code using secure triggers. As a result, this rises the cost that software analysis tools have detect and modify protection mechanisms. Thus rising the complexity of cracking this system.

研究の動機と目的

• ソフトウェアの違法複製という継続的な課題に応えるために、専用ハードウェアやネットワーク接続を必要としない、ソフトウェアのみで構築可能な保護システムを設計し、ライセンスの強制と漏洩ソフトウェアのトレースを可能にすること。
• 従来の解決策が「安全の誤解」や専用ハードウェア依存に依存しており、しばしば不安定または経済的に実現不可能であるという制限を克服すること。
• 暗号的プリミティブ（セキュアトライガー）とソフトウェア工学的手法を統合し、逆コンパイルやコード改ざんに対して耐性を持つシステムを構築すること。
• すべての実行パスを解析し、すべての暗号化されたトリガー・ブロックを同定する必要があるため、自動化された改ざんは事実上不可能であることを実証すること。

提案手法

• システムはセキュアトライガー（ind-CPA安全なブロック暗号に基づく暗号的プリミティブ）を用い、重要なコードセグメントを暗号化し、実行時でのみ復号化されるようにする。
• ライセンスチェックとフィンガープrintは、これらの暗号化ブロック内に埋め込まれており、静的解析ツールからは見えなくなる。
• 動的フィンガープリントは、最適化に対しても区別が困難な、一見意味のあるコード選択に基づいて生成される。
• コードの差分をビルド間で分析することでトレイトルトレーシングをサポートする。各ビルドで20–30%の辞書内に固有の文字列パターンが存在し、正確な出典特定が可能になる。
• コード再最適化やカットアンドパスタイプの攻撃を試みる攻撃者は、変数代入やトリガー論理の不整合により失敗する。
• 攻撃者がすべての暗号化ブロックを逆コンパイルする必要があるため、すべての可能な実行パスを解析する必要がある。これは、停止問題と同等の難易度である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準的なソフトウェア技術のみを用いて、専用ハードウェアやネットワーク接続を必要としないソフトウェア保護システムを構築可能か？
• RQ2 セキュアトライガーとコード難読化を組み合わせることで、実際の場面で逆コンパイルや改ざんをどれほど不実行可能にすることができるか？
• RQ3 最適化やコード操作によっても削除が困難な、動的かつ難読化されたコードに埋め込まれたフィンガープリントのトレイトルトレーシング効果はどの程度か？
• RQ4 暗号化され、トリガー保護を受けたコードセグメントを用いるシステムでは、カットアンドパスタイプ攻撃がフィンガープリントの削除に成功するか？
• RQ5 全プログラムの静的および動的解析なしに、すべてのライセンスチェックを特定・無効化することは可能か？

主な発見

• 1.2MBのWin32実行可能ファイルに12のフィンガープリント付きビルドを適用した結果、440,000個の10バイト文字列のうち20–30%が各ビルド固有であった。これにより、高精度なトレイトルトレーシングが可能となった。
• 440,000個の辞書エントリのうち約182,000個がすべてのビルドに共通しており、コア機能の一貫性が確認された。残りのエントリが固有の識別マーカーを提供した。
• カットアンドパスタイプ攻撃は、特に異なるビルドのコードを混在させた場合に変数代入やトリガー論理の不整合により失敗した。
• システムの耐性は、攻撃者がすべての実行パスを解析してすべてのトリガー保護ブロックを復号化しなければならない点に起因する。これは、停止問題を解くのと同等の難易度である。
• 自動化ツールでさえ、暗号化コードが段階的にしか露出しないため、すべてのライセンスチェックを特定・無効化するのは不可能である。仮のトリガーは、完全なコード理解なしには信頼性を持って検出できない。
• フィンガープリントとトリガーを追加しても、コンパイル時間はわずか数分しか増加しなかった。これは、実行時および開発のオーバーヘッドが非常に低いことを示している。