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矛与盾的较量(2)——CRC原理篇

王朝other·作者佚名  2006-01-08
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(特别感谢汇编高手 dREAMtHEATER 对我的代码作出了相当好的优化!请参观他的主页

上一节我们介绍了花指令,不过花指令毕竟是一种很简单的东西,基本上入了门的Cracker都可以对付得了。所以,我们很有必要给自己的软件加上更好的保护。CRC校验就是其中的一种不错的方法。

CRC是什么东西呢?其实我们大家都不应该会对它陌生,回忆一下?你用过RAR和ZIP等压缩软件吗?它们是不是常常会给你一个恼人的“CRC校验错误”信息呢?我想你应该明白了吧,CRC就是块数据的计算值,它的全称是“Cyclic Redundancy Check”,中文名是“循环冗余码”,“CRC校验”就是“循环冗余校验”。(哇,真拗口,希望大家不要当我是唐僧,呵呵。^_^)

CRC有什么用呢?它的应用范围很广泛,最常见的就是在网络传输中进行信息的校对。其实我们大可以把它应用到软件保护中去,因为它的计算是非常非常非常严格的。严格到什么程度呢?你的程序只要被改动了一个字节(甚至只是大小写的改动),它的值就会跟原来的不同。Hoho,是不是很厉害呢?所以只要给你的“原”程序计算好CRC值,储存在某个地方,然后在程序中随机地再对文件进行CRC校验,接着跟第一次生成并保存好的CRC值进行比较,如果相等的话就说明你的程序没有被修改/破解过,如果不等的话,那么很可能你的程序遭到了病毒的感染,或者被Cracker用16进制工具暴力破解过了。

废话说完了,我们先来看看CRC的原理。

(由于CRC实现起来有一定的难度,所以具体怎样用它来保护文件,留待下一节再讲。)

首先看两个式子:

式一:9 / 3 = 3 (余数 = 0)

式二:(9 + 2 ) / 3 = 3 (余数 = 2)

在小学里我们就知道,除法运算就是将被减数重复地减去除数X次,然后留下余数。

所以上面的两个式子可以用二进制计算为:(什么?你不会二进制计算?我倒~~~)

式一:

1001 --> 9

0011 - --> 3

---------

0110 --> 6

0011 - --> 3

---------

0011 --> 3

0011 - --> 3

---------

0000 --> 0,余数

一共减了3次,所以商是3,而最后一次减出来的结果是0,所以余数为0

式二:

1011 --> 11

0011 - --> 3

---------

1000 --> 8

0011 - --> 3

---------

0101 --> 5

0011 - --> 3

---------

0010 --> 2,余数

一共减了3次,所以商是3,而最后一次减出来的结果是2,所以余数为2

看明白了吧?很好,let’s go on!

二进制减法运算的规则是,如果遇到0-1的情况,那么要从高位借1,就变成了(10+0)-1=1

CRC运算有什么不同呢?让我们看下面的例子:

这次用式子30 / 9,不过请读者注意最后的余数:

11110 --> 30

1001 - --> 9

---------

1100 --> 12 (很奇怪吧?为什么不是21呢?)

1001 - --> 9

--------

101 --> 3,余数 --> the CRC!

这个式子的计算过程是不是很奇怪呢?它不是直接减的,而是用XOR的方式来运算(程序员应该都很熟悉XOR吧),最后得到一个余数。

对啦,这个就是CRC的运算方法,明白了吗?CRC的本质是进行XOR运算,运算的过程我们不用管它,因为运算过程对最后的结果没有意义;我们真正感兴趣的只是最终得到的余数,这个余数就是CRC值。

进行一个CRC运算我们需要选择一个除数,这个除数我们叫它为“poly”,宽度W就是最高位的位置,所以我刚才举的例子中的除数9,这个poly 1001的W是3,而不是4,注意最高位总是1。(别问为什么,这个是规定)

如果我们想计算一个位串的CRC码,我们想确定每一个位都被处理过,因此,我们要在目标位串后面加上W个0位。现在让我们根据CRC的规范来改写一下上面的例子:

Poly = 1001,宽度W = 3

位串Bitstring = 11110

Bitstring + W zeroes = 11110 + 000 = 11110000

11110000

1001|||| -

-------------

1100|||

1001||| -

------------

1010||

1001|| -

-----------

0110|

0000| -

----------

1100

1001 -

---------

101 --> 3,余数 --> the CRC!

还有两点重要声明如下:

1、只有当Bitstring的最高位为1,我们才将它与poly进行XOR运算,否则我们只是将Bitstring左移一位。

2、XOR运算的结果就是被操作位串Bitstring与poly的低W位进行XOR运算,因为最高位总为0。

呵呵,是不是有点头晕脑胀的感觉了?看不懂的话,再从头看一遍,其实是很好理解的。(就是一个XOR运算嘛!)

好啦,原理介绍到这里,下面我讲讲具体怎么编程。

由于速度的关系,CRC的实现主要是通过查表法,对于CRC-16和CRC-32,各自有一个现成的表,大家可以直接引入到程序中使用。(由于这两个表太长,在这里不列出来了,请读者自行在网络上查找,很容易找到的。)

如果我们没有这个表怎么办呢?或者你跟我一样,懒得自己输入?不用急,我们可以“自己动手,丰衣足食”。

你可能会说,自己编程来生成这个表,会不会太慢了?其实大可不必担心,因为我们是在汇编代码的级别进行运算的,而这个表只有区区256个双字,根本影响不了速度。

这个表的C语言描述如下:

for (i = 0; i < 256; i++){ crc = i; for (j = 0; j < 8; j++) { if (crc & 1) crc = (crc >> 1) ^ 0xEDB88320; else crc >>= 1; } crc32tbl[i] = crc;}生成表之后,就可以进行运算了。我们的算法如下:1、将寄存器向右边移动一个字节。2、将刚移出的那个字节与我们的字符串中的新字节进行XOR运算,得出一个指向值表table[0..255]的索引。3、将索引所指的表值与寄存器做XOR运算。4、如果数据没有全部处理完,则跳到步骤1。这个算法的C语言描述如下: temp = (oldcrc ^ abyte) & 0x000000FF; crc = (( oldcrc >> 8) & 0x00FFFFFF) ^ crc32tbl[temp]; return crc;好啦,所有的东东都说完啦,最后献上一个完整的Win32Asm例子,请读者仔细研究吧!(汇编方面的CRC-32资料极少啊,我个人认为下面给出的是很宝贵的资料。);***********************************************************************************************;程序名称:演示CRC32原理;作者:罗聪;日期:2002-8-24;出处:http://laoluoc.yeah.net(老罗的缤纷天地);注意事项:如欲转载,请保持本程序的完整,并注明:转载自“老罗的缤纷天地”(http://laoluoc.yeah.net);;特别感谢Win32ASM高手—— dREAMtHEATER 为我的代码作了相当好的优化!;请各位前去 http://NoteXPad.yeah.net 下载他的小巧的“cool 记事本”—— NoteXPad 来试用!(100% Win32ASM 编写);;***********************************************************************************************.386.model flat, stdcalloption casemap:noneinclude windows.incinclude kernel32.incinclude user32.incincludelib kernel32.libincludelib user32.libWndProc proto :DWORD, :DWORD, :DWORD, :DWORDinit_crc32table protoarraycrc32 proto.constIDC_BUTTON_OPEN equ 3000IDC_EDIT_INPUT equ 3001.dataszDlgName db "lc_dialog", 0szTitle db "CRC demo by LC", 0szTemplate db "字符串 ""%s"" 的 CRC32 值是:%X", 0crc32tbl dd 256 dup(0) ;CRC-32 tableszBuffer db 255 dup(0).data?szText db 300 dup(?).codemain: invoke GetModuleHandle, NULL invoke DialogBoxParam, eax, offset szDlgName, 0, WndProc, 0 invoke ExitProcess, eaxWndProc proc uses ebx hWnd:HWND, uMsg:UINT, wParam:WPARAM, lParam:LPARAM .if uMsg == WM_CLOSE invoke EndDialog, hWnd, 0 .elseif uMsg == WM_COMMAND mov eax,wParam mov edx,eax shr edx,16 movzx eax, ax .if edx == BN_CLICKED .IF eax == IDCANCEL invoke EndDialog, hWnd, NULL .ELSEIF eax == IDC_BUTTON_OPEN || eax == IDOK ;****************************************** ;关键代码开始:(当当当当……) ;****************************************** ;取得用户输入的字符串: invoke GetDlgItemText, hWnd, IDC_EDIT_INPUT, addr szBuffer, 255 ;初始化crc32table: invoke init_crc32table ;下面赋值给寄存器ebx,以便进行crc32转换: ;EBX是待转换的字符串的首地址: lea ebx, szBuffer ;进行crc32转换: invoke arraycrc32 ;格式化输出: invoke wsprintf, addr szText, addr szTemplate, addr szBuffer, eax ;好啦,让我们显示结果: invoke MessageBox, hWnd, addr szText, addr szTitle, MB_OK .ENDIF .endif .ELSE mov eax,FALSE ret .ENDIF mov eax,TRUE retWndProc endp;**********************************************************;函数功能:生成CRC-32表;**********************************************************init_crc32table proc ;如果用C语言来表示,应该如下: ; ; for (i = 0; i < 256; i++) ; { ; crc = i; ; for (j = 0; j < 8; j++) ; { ; if (crc & 1) ; crc = (crc >> 1) ^ 0xEDB88320; ; else ; crc >>= 1; ; } ; crc32tbl[i] = crc; ; } ; ;呵呵,让我们把上面的语句改成assembly的: mov ecx, 256 ; repeat for every DWORD in table mov edx, 0EDB88320h$BigLoop: lea eax, [ecx-1] push ecx mov ecx, 8$SmallLoop: shr eax, 1 jnc @F xor eax, edx@@: dec ecx jne $SmallLoop pop ecx mov [crc32tbl+ecx*4-4], eax dec ecx jne $BigLoop retinit_crc32table endp;**************************************************************;函数功能:计算CRC-32;**************************************************************arraycrc32 proc ;计算 CRC-32 ,我采用的是把整个字符串当作一个数组,然后把这个数组的首地址赋值给 EBX,把数组的长度赋值给 ECX,然后循环计算,返回值(计算出来的 CRC-32 值)储存在 EAX 中: ; ; 参数: ; EBX = address of first byte ; 返回值: ; EAX = CRC-32 of the entire array ; EBX = ? ; ECX = 0 ; EDX = ? mov eax, -1 ; 先初始化eax or ebx, ebx jz $Done ; 避免出现空指针@@: mov dl, [ebx] or dl, dl je $Done ;判断是否对字符串扫描完毕 ;这里我用查表法来计算 CRC-32 ,因此非常快速: ;因为这是assembly代码,所以不需要给这个过程传递参数,只需要把oldcrc赋值给EAX,以及把byte赋值给DL: ; ; 在C语言中的形式: ; ; temp = (oldcrc ^ abyte) & 0x000000FF; ; crc = (( oldcrc >> 8) & 0x00FFFFFF) ^ crc32tbl[temp]; ; ; 参数: ; EAX = old CRC-32 ; DL = a byte ; 返回值: ; EAX = new CRC-32 ; EDX = ? xor dl, al movzx edx, dl shr eax, 8 xor eax, [crc32tbl+edx*4] inc ebx jmp @B$Done: not eax retarraycrc32 endpend main;*************************** over ***************************************;by LC下面是它的.rc文件:#include "resource.h"#define IDC_BUTTON_OPEN 3000#define IDC_EDIT_INPUT 3001#define IDC_STATIC -1LC_DIALOG DIALOGEX 10, 10, 195, 60STYLE DS_SETFONT | DS_CENTER | WS_MINIMIZEBOX | WS_VISIBLE | WS_CAPTION | WS_SYSMENUCAPTION "lc’s assembly framework"FONT 9, "宋体", 0, 0, 0x0BEGIN LTEXT "请输入一个字符串(区分大小写):",IDC_STATIC,11,7,130,10 EDITTEXT IDC_EDIT_INPUT,11,20,173,12,ES_AUTOHSCROLL DEFPUSHBUTTON "Ca&lc",IDC_BUTTON_OPEN,71,39,52,15END如果你能够完全理解本节的内容,那么请留意我的下一讲,我将具体介绍如何运用CRC-32对你的文件进行保护。(呵呵,好戏在后头……)

(本文来源:http://laoluoc.yeah.net

 
 
 
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