光盘加密技术(2)

二、加密基础原理

　　加密技术实际上是给光盘媒体做特殊的标记，如在磁盘上产生激光点、穿孔、指纹技术等特殊标记，这个特殊标记可由被加密程序加以识别，但不能轻易地被复制。

　　系统来看，加密技术也是在软件中加入了开锁程序以及开锁信息，开锁程序和开锁标记是一个加密系统必要组成部分，开锁程序的功能是获取并核对开锁标记，而常见的被用于开锁标记的是数字签名(digital signature)。

　　开锁程序通常存在一串密文(Scramble content)中，此密文用来与开锁标记通过加密计算后获得的结果进行对比，如果两者一致，则代表标记识别正确，只有正确识别标记，开锁程序才会跳转到正确的入口来启动加密的软件。否则，都是无法播放或拷贝光盘的。


三、常见光盘防拷保护技术简介。

　光盘防拷贝加密技术其实非常多，限于篇幅不便一一介绍，笔者试着从中选出一些针对较为常见的加以说明。希望大家可从这寥寥数种技术简介中窥得一些端倪。

1、Cactus Data Shield：音乐CD保护技术，目前有CDS-100、CDS-200、CDS-300三个版本。
保护机制：常见的音乐CD保护技术，在光盘中加入了电子自动记录扇区以干扰CD-ROM在复制过程中的操作。
2、CD-Cops：数据光盘保护技术。
CD-Cops主要是对于光盘的主可执行程序进行shell保护，它可以检测出来光盘上指纹的微小差别，一旦发现差异就会拒绝执行，其所采用的指纹是8bit编码。一般的会在安装目录中看到CDCOPS.DLL以及带有.GZ_和.W_X等扩展名的文件。
保护机制：在安装程序外加保护套，安装时验证密码（通常为8位）。
光盘特性：在安装目录有CDCOPS.DLL文件。
3、DiscGuard：数据光盘保护技术。
DiscGuard是在光盘生产过程中采用了特殊的机器，将特殊的签名压制在光盘中，一般的可以在光盘上或者安装目录上找到名称为IOSLINK.VXD和IOSLINK.SYS的文件。
保护机制：光盘上的执行文件被加密，CD-ROM压片时被加入数字签名并且被映射到软件的序列号中，软件执行时将序列号与数字签名进行对照。
光盘特性：安装目录有IOSLINK.VXD和IOSLINK.SYS文件。
4、Dummy files：数据光盘保护技术。
保护机制：修改ISO与文件大小相关的代码创建超大的假文件，使光盘总容量显示为最大2GB，造成常见的650MB、700MB的CDR无法备份的假象。
光盘特性：显示光盘中有超大文件（700MB－2GB）。
5、SafeDisc：数据光盘保护技术，根据保护机制不同通常分为1.0、2.0-2.4、2.51以上三个版本。
保护机制：2.4之前的Safedisc保护光盘在压片时嵌入数字签名，早期的刻录机无法备份数字签名。2.51以后的Safedisc则采用了weak sector technology（弱扇区技术）。
光盘特性：光盘中有00000000.016、00000000.256、00000001.tmp等文件。
SafeDisc包括3种主要功能：验证数字签名、内容保护编码、反破解软件。当使用普通的CD-R设备进行非授权的复制的时候，原版光碟中一些文件中的的数字签名不会被传输到复制光盘上，这样当使用这种非授权光盘时解码程序将会侦测这种文件是否存在，如果没有解码程序将无法正常的工作，所以也不能正常的使用了。这种CD还包括了很多坏扇区（出现不可读错误），一般会有大约10 000个坏扇区，通常起始扇区是800+，结束于10 000+，区间数大约占据20MB存储容量。这些跳跃式的连续坏扇区让光驱无法正常读取，而游戏执行时则会检查这些坏扇区，若无坏扇区则判定为非法盘片。这种不可读错误同时也使得光盘在复制时出现问题，令复制工作无法正常进行。


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打开使用SafeDisc加密技术的光盘一般的至少可以看到一个叫做0000001.tmp的文件，另外大部分还会包括名称为clocksp.exe、.iCD、CLCD16.DLL、CLCD32.DLL，其中clocksp.exe有一个专用的图表如上图所示。
　2.SafeDisc v2。 这是SafeDisc的后继版本，发布于2000年8月18日。相对于SafeDisc而言，SafeDisc v2增加了更多特性，如API支持、采用了额外的数字签名来进一步防止拷贝及自动防故障生产（Fail-safe manufacturing）等。SAFEDISC工具包包括一个API使得开发者进一步扩展SAFEDISC新的架构：可以防止更多的破解工具。磁盘写入保护：采用了额外的数字签名来进一步防止拷贝，第一款采用SafeDisc v2.0保护技术的是Red Alert 2，当时人们发现可以很容易的复制这张光盘，但是当使用复制的光盘进行安装的时候会出现错误。在SafeDisk v2.0光盘中看不到了.icd文件（SafeDisc引导文件），现在被整合到了exe文件中了（在RA2中是整合在game.exe和setup.exe中），而且其本身的体积也增加了一倍。另外坏扇区的数量也从10141个增加到了10051个。一般的，使用这种加密技术的原版光碟中数字签名文件有所改变，而原来的坏扇区数量也增加，使我们备份光碟的时间也会相应加长。SafeDisc v2也跟SafeDisc一样会检查坏扇区，而且更严格，坏扇区的地方及数量都要与原定的相同才算通过。特别的是SafeDisc v2还增加一种所谓“弱”扇区（Weak Sector），针对某些刻录机会出现“同步问题”，因而增加了拷贝的难度。
　说了这么多，究竟SafeDisc v2在防拷贝方面是如何工作的呢？简单的说，刻录机在写入数据前，刻录软件会使用指令方式指导刻录机如何工作，如使用什么方式写入、何时开始刻录等。而这些刻录指令都是特定的一些代码，SafeDisc v2就是利用这个地方来防做拷贝光盘的。其原理是在光盘的资料轨上储存一些刻录机所用到的指令，应该是放在各扇区的末端，当刻录软件读取这些扇区上的数据后将其送到刻录机，前面已经说过，这些数据中暗藏刻录机用来控制光头的指令，刻录机上收到数据后将误认为是真的指令，而命令光头按其指示的动作运行，将在扇区上写入一些废资料，这样一来，原本扇区开头部分是记录此扇区的编号，如今已经被破坏了。所以当你用光驱玩备份光盘时，CD-ROM将会因找不到资料而锁死。


6、SecuROM（new）：数据光盘保护技术。
保护机制：光盘压片时加入SecuROM电子指纹，程序运行时，光盘中的验证程序检验SecuROM电子指纹。
光盘特性：光盘上有CMS16.DLL、CMS_95.DLL、CMS_NT.DLL等文件。
　这是SONY公司的一种较为常见防拷贝技术。这种技术在每张光盘上加入了电子指纹和复杂的编码技术。同SafeDisc保护机制不同，SecuROM把数字ID存放在SubChannel（即“子通道”，又称“次通道”）。每个子通道有12字节，每个扇区有8个子通道：P、Q、R、S、T、U、V和W。P和Q子通道经常用来作为版权保护。R到W用来存放CD-text和卡拉OK数据。SecuROM仅使用了Q-SubChannel中的16个字节，而且并没有在光盘上设置不可读的坏扇区，因此只要是支持RAW读取就可以支持这种光盘（这就是为什么我们要求刻录机支持DAO-RAW的原因）。新版Securom还增加了一项功能，比如判断你的游戏光碟是否置于一个真正的CD-ROM中，是否使用的是CD-R盘片，这使得我们用虚拟光驱或刻录机来进行游戏就可能会出现一些问题，但仍是有一些解决方法的，详见后文。
这种技术在每张光盘上加入了电子指纹和复杂的编码技术，从而防止盗版。同SafeDisc保护机制不同的是SecuROM并不会在光盘上设置不可读的坏扇区，只要是支持RAW读取就可以支持这种光盘。大部分的光盘中都会具有如下的文件：CMS16.DLL、CMS_95.DLL或者CMS_NT.DLL，当然如果你直接查看光盘内的文件是看不到这些文件的存在的。另外采用了这种技术的光盘上面会有一个专用的Logo图表，如下图所示会看到“DADC”的字样（不过不同的公司的logo会有所区别）：


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最近Sony升级了SecuROM保护技术，以更好的保护自己的光盘制品。Vrally 2专业版就采用了最新版本的保护技术，它会检测内容的存储介质是否是CDR，如果是的话程序将会报错不能执行（这一招可是够绝的，这几乎几乎没有复制的原版光盘的可能性），不过最新版本的CloneCD依然可以复制这种盘片。



7、TAGES：最新的数据光盘保护技术。
TAGES能够在软体开发的过程当中内建,它的防拷机制也能够自由设定,以符合软体业者与开发人员的需求。软体业者能够设定TAGES对未授权制品的影响程序，像是对软体做部分修改，或是完全取消软体的所有功能等等。TAGS对一般使用者来说也具有透明性（Transparent），在启动软体前不需要任何特殊的安装或是线上资料传送等动作。TAGES采用的是新的加密与认证技术,这些技术与标准的多媒体电脑或光碟机等都相容。目前我们对这种防护机制的认识相当有限。
光盘特性：不详。

8、Star Force：最新的数据光盘保护技术。
　上面的加密技术实际上都是程序型加密，而StarForce并不是单纯的程序型加密，而是在光盘存储位数刻录方面进行了特别的设计。这种针对D版的程序是在光盘刻录中压缩处理的，只有在游戏运行的过程中才会进行解压验证。所以目前D版商并不是无法破解游戏的程序，而是无法破解光盘刻录的程序，也就是说问题就出现在光盘自身。在正规的模拟软件出现之前，只有1×的光盘复制机才可以将任何一种加密形式光盘中的内容全部读出（包括加密部分），然而这样速度上太慢，而且现在的刻录机对1×刻录并不支持。因此目前StarForce（尤其是StarForce3）加密技术还是很强大的，像轩辕剑肆，仙剑二，三国群英传4都采用此种技术，通常见到的拔IDE光驱的做法已不在我们备份的目的之中，所以也就不多讨论了。
保护机制：原理类似于CD-Cops，但进行了改进。
光盘特性：不详

9) LaserLock
LaserLock使用加密编码软件和特殊的盘片生产工艺，来防止盘片被非法复制：


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每一个CD-ROM应用程序都有一个唯一的锁闭参数，这样来防止光盘被非法大量复制。在CD光盘的根目录中可以看到一个叫做“Laserlock”的隐藏目录，其中包涵了几个文件，不过它们都位于不可读扇区。

10) LibCrypt
LibCrypt也是SONY的加密技术，主要是用于索尼的游戏主机所采用的光盘，不过CloneCD顺便也解决了应用了这种加密技术的光盘的复制问题，之所以说“顺便”是因为CloneCD最初设计的时候仅仅是用于备份PC光盘的。这种技术于1998年10月份发布，第一款采用这种加密技术的游戏是MediEvil，它主要是利用存储在SubChannel中的Digital ID来进行版权保护的，其ID是一个16bit的密匙。目前为止Libcrypt已经先后发布了4个版本，分别是LC-1、LC-2、LC-3、LC-4，应用比较广的是LC-3，它的也是包括了几个额外的.exe文件，使得破解者很难进行debugging，不过对于CloneCD来说依然是易如反掌，因为它仅仅是忠实的把原来的光盘进行完整的复制。


　11.其他方式如Cactus Data Shield等还有在此不一一例举。





程序代码
四、加密光盘备份的题外话

软件及音像CD制造商为了自身利益而进行加密反复制保护，这本无可非议。但对此作法“古”(上世纪)、今、中、外都有人略有微词，尤以西方为代表的老外对此甚至意见多多(可到老外的论坛看看)。这当然与他们相对来说有较高的够买合法CD碟片商品的几率有关。大至论点就是，我花钱买了的，就有权进行一定合理数量的安全备分(版权法所规定和允许的)，比如一份留在汽车上使用(在汽车上到处周游的CD碟有更高的刮花报废的几率！)，等等。比如有一美国大部头(8 cm厚！)硬件书《PC硬件的升级维修》作者在书中就连带提到，他对此有保留意见，虽然他也能理解版权方为了防小偷所采采取的措施，但认为那也侵犯来广大合法消费者的权益，即削夺了进行安全备份的权利。因此他一般拒绝购买写有抗复制的CD唱碟等东西。也正是基于此理论基础上(只要你合法拥有，你就有权利，理值气壯采取任何手段去复制，当然不能以盈利为目的)，使不少的对抗软件有了合法生存和兜售的空间，比如“克隆CD”(CloneCD)及其它的工具 Clony XXL, Alcohol 120%, CD Protection Scout, Jperfect Copy 2000, CD Protection Detector, CloneCD Game Database, 等等。当然这场猫捉老鼠的游戏还会愈演愈烈，成为持久战争！

上面的话说来是题外话，但说到备份，本人以为光盘的备份至少有以下两个途径，一是在电脑硬盘上给光盘做一个光碟映像，用虚拟光驱软件来进行模拟光驱使用，再一个就是对原版光盘进行光盘到光盘的复制。

从现在技术手段来看，光碟到映像的备份技术已经非常成熟，但要看到加密光盘的保护与抗保护（或反备份与备份）就好比杀毒软件与病毒的斗争一样，总是走在加密保护技术的后面。所以不管现在的备份技术采用何种手段，也没有任何一种技术能保证100%进行原版光盘复制。就好比广告辞说的那样，只有更好，没有最好！所以，在下面所要提及用到的很多款的优秀备份软件中，都应该使用最新版本，这样的备份成功率会相对高很多！笔者对此很有体会，在备份一个由某 ×碟 软件公司出的“全国计算机等级考试模拟软件”时走了弯路，开始用Alcohol1.9.2版本进行备份时，完全不能使用，后改用1.9.5的3823版才备份成功。

从光盘到光盘的备份相对要滞后，特别是采用IDE CD-R/W进行备份的方式而言更是如此，现在有些加密光盘为了防止复制，采用了更新的技术比如首先检查光驱中的光碟是不是CD－R，如果是的话则拒绝复制，还有的采用特殊技术将激光头的控制信号一起输出，使激光头控制芯片误认为是控制信而发生错误的写盘动作。此类干扰激光头的写控制的加密方式只有经过特殊的解码芯片或者特殊的刻录机才能进行光盘到光盘的复制。