DiskGenius注册算法简析

初次接触DiskGenius已经成为遥远的记忆，那个时候还只有DOS版本。后来到Windows版，用它来处理过几个找回丢失分区的案例，方便实用。到现在它的功能越来越强大，成为喜好启动技术和桌面支持人员的必备工具之一。

回想起好几年前的一个案例，一个用了很久的老机器突然崩盘，磁盘引导部分物理损坏，无法启动系统。一般的数据当然可以用DiskGenius等工具来恢复，但重点已经不在这里了，因为大部分数据我有备份。
让人焦虑的是我有一个EFS加密的文件和Outlook邮件偏偏就没有备份。里面含有个人和公司全部软件系统及服务器的帐户、授权信息。进不了系统，就意味着我要和它们永久地说拜拜了，着实令人不寒而栗。
尝试了很多数据恢复工具，包括Windows系统和其他系统的"NTFS/EFS Recovery"、"Raw Copy"等等，全都没用。因为没有数字证书，这个EFS文件等同于一堆垃圾字节，也没办法进入邮件帐户。
交给专业的数据恢复公司又不放心，当然我没有冠希同学那样的秘密，要是他当初EFS一下，就不会招致那么多的口水和对那么多人的生活造成影响，呵呵。
后来自己终归解决了这个问题，说穿了很简单：在另一个系统里构造一个和宕机的系统完全一样的帐户，至少我还记得用户名和密码。要点是保证新建帐户和原帐户的SID一致，这样SAM里的Hash就和原来的相同，系统通过SID将帐户和文件的所有者对应起来。
在Windows系统中，得到了别人的这个Hash，就可以进入他的系统。曾在Marcus Murray的某个Microsoft TechEd演示"Knowing the Enemy - A lightning demonstration on how hackers attack networks"中看到，使用Hash将网络中的一台机器作为跳板入侵另一台机器。这方面还有大家熟知的Mark Russinovich。
得到的教训是，鸡蛋不能放在一个篮子里：备份、备份还是备份；另外，EFS就真的那么安全？真要用的话，请遵循“最佳实践”：备份证书，并将其从系统中移除。

这个故事脱离了本主题，按下不表。事情的起因是前段时间的一个“事故”：小弟的小弟替员工重装系统，拿错了映像，造成其他分区数据丢失。这就要命，搁谁也谁也郁闷，得帮人家恢复。
好久都没干这种事了，凭以往的经验用DiskGenius和R-STUDIO，感觉DiskGenius更有效和准确一些。

DiskGenius分免费版和专业版。免费版是体验用的，恢复文件时有64KB大小限制，搜索算法也相对简单，和未注册的专业版相同。由于有限制，基本上没法用，要么购买要么“破解”。出于对逆向的偏好，加上对传说中“暗桩”的好奇，决定玩一玩，也学习一下它的方法。
当然首先要找几个“破解版”在虚拟机上试一下，发现只有版本3.8(在本论坛找到的)那个是“真破解”，其他都是“伪破解”。甚至某“破解补丁”在内存中改程序的Title和About，难免被人批为大日本帝国的军人——“自慰”队员。很少有人提到激活文件Options.ini，见过的其中注册码也是错误的。

本文以目前最新的DiskGenius Pro 4.2.0.100为例，设想是不通过“破解”，而是弄清楚它的注册算法，实现完美激活。乱套一下“不战而屈人之兵”，是谓伐谋与攻心，乃最高境界。
先官样文章地声明一下，纯技术探讨，觉得软件有用请购买。这里不会暴露具体的细节，故命题为“简析”，到是整个过程中一些好玩的东西可能更有趣。

一．注册码的奥秘
未注册的专业版用户界面窗口标题会有“未注册”字样，“关于”对话框多一个“立即注册”按钮：

点进去，出现“注册DiskGenius”对话框，随便填些东东，再点“立即激活”，提示“无效的注册码，请重新输入。”。

非常友善，是不是。从这个对话框我们了解到，激活分网络(在线/离线)和加密锁两种方式，另外输入的注册码不符合它的要求，类似网页提交前客户端有一个初步的验证。直截了当，就从此对话框的窗口过程入手，找到它的验证算法，一探注册码的奥秘。
通过代码分析得知，内部有一个简单加密的Base36字符集，但不是标准序列、而是自定义的，最后4个字符是'01IO'，从解码算法证实：注册码实际上是Base32编码，弃用了容易误识的数字和字母，每5个字符一组、5组共25个字符，以'-'分隔。类似Microsoft的CDKEY或Product Key，不过MSFT用的是Base24，还弃用了易被误认的'5AELNSUZ'。不会涉及椭圆曲线签名算法吧？让人望而生畏！有一点可以肯定，Hash(或者说Checksum bits)是有的，用于验证注册码的有效性。

显然，Base32比Base24表示的大整数要大很多，意味着我们选择的余地更大、相对容易一些。有了Base32字符集和校验算法，我们就可以开始生成自己的注册码了。但是我不想抄那些反汇编代码，换一种玩法：用HTML页面+浏览器作UI，Javascript作算法实现，只需一个支持高亮和好用的文本编辑器，比如EmEditor就可以方便地设计界面和修改程序进行调试了。
因为我有一个现成的来自About.com的"Password Generator"页面，稍加修改成为"regcode Generator"随机生成注册码，再用校验算法得到Hash。About的页面简洁、美观，Layout全部用DIV+CSS，不象其他大多数人用TABLE，记得以前有过DIV和TABLE的争论。
Javascript和C++都是面向Object的，Javascript具有C++没有的"Regular Expressions"，但两者都没有汇编指令ROR/ROL这样简单的运算符，两条指令C++实现的例子可在Bruce Eckel的"Thinking in C++", Volume 1中找到。

但是注册码生成器中Javascript有两个问题需要解决，大整数和无符号整数。
在Javascript里，数字都用符合IEE754规范的64位双精度浮点数表示。显然注册码轻松地超过了64位限制，需要找一个简单的Javascript库处理"Big Number"，可参考stanford.edu的"RSA and ECC in JavaScript"里相关内容，但我们这里不用整这么复杂。
数据类型方面，MSFT到"Internet Explorer 10"才在"Windows Runtime Types"中引入UInt8、Int32、Int64[-2^53, 2^53]和Uint64[0, 2^53]等等；Mozilla到是早就在ctypes里支持Int64和UInt64。同样不打算弄得这么繁琐，只将必要的运算(左移位、加/带位加、异或/或等)改写，保证结果为UINT类型。
另外，数字需要经常在二进制、十进制和十六进制间转换，Javascript的Number.toPrecision([precision])却没法用，精度不够，得自己想办法。IE严格遵循JScript文档，precision超过21就报错，而Firefox中将precision设到40时返回的还是近似数。
FF的Javascript性能表现远远超过IE，这在编码大整数为Base32时能明显感觉到。意料中的事，MSFT早已不满足于将IE定位为单纯的Browser，IE已然成为一个试图一统天下的超级客户端，以满足服务器端产品的要求，同时和操作系统密不可分，十分地臃肿。

下图为"regcode Generator for DiskGenius"的页面：

这部分很容易，先随机生成注册码的前22位，再将16bits的Hash值编码为Base32字符得到注册码的末3位。

二．激活请求发送了什么
现在注册码是有效的了，试着激活。但这次是服务器回答“Error: 注册码无效！”，这里可理解为：注册码仍然有问题、确实无效，或有效、但在它的数据库中没有记录，还可能数据库存在记录、但其他字段不匹配。无论那种情况都不可能指望它返回有用的信息，也不好意思老去骚扰人家的服务器。
换个思路，转而从处理返回结果的代码着手。为方便和避免错误，我需要在本地启用HTTP服务，将激活服务器的地址指向本地，进行模拟。程序需要什么数据，就按要求响应它，让我能一步一步走下去。

但再这之前，得搞清楚程序向激活服务器发送了些什么数据，以帮助我们猜测和理解返回数据的构成。用Wireshark这类的工具记录一下HTTP的Request和Response内容。
捕获的数据简单明了，它使用GET方法发送请求数据，URL中各字段依次为(在跟程序时也可观察到)：
代码：

ver=4.2.0.100
code=YH23U-R65WC-CKPA2-RN2JB-XENVZ
name=MistHill
email=misthill%40easycompany.com
mid=mOD_CDOcD^OFHLOHLHLL%1A%1A%1A%1A%1A%1CL%1C
appname=DiskGenius
diskinfo1=XCyo|kXg|z{obGJKFo|jJ|gxkQ>%3F>>>>>>>>>>>>>>>>>%3FQ:%3F7:%3D>:>

注意到：首先，传递的值一定要编码为有效的URI(Uniform Resource Identifier)。其次，mid和diskinfo1的内容是加密的，其他字段的含义一目了然。
mid从字面上理解意为机器码，为三次CPUID指令的结果变化而成。
diskinfo1显然代表磁盘信息，我在调试的机器上都只挂了一块硬盘，两块及以上的情况是不是还会发送diskinfo?，没仔细查程序代码，不能确认。
程序为找到的每一个磁盘都创建一个磁盘对象，共支持0x80个磁盘。对每个磁盘对象，调用两次KERNEL32.DeviceIoControl。第一次取Geometry，第二次取ProductId和SerialNumber。
根据Geometry计算出磁盘的总扇区数，再加上ProductId(型号)和SerialNumber(序列号)得到diskinfo1的内容。

三．实现一个简单的HTTP服务
前面讲到激活分网络和加密锁两种方式。没有加密锁可以写一个Driver来模拟，为使事情变得简单，我选择网络方式。在本地如果有现成的IIS或Apache[Tomcat]，可简单地写个页面来响应请求。
这里我决定借用现成的模板写一个APP来实现简单的HTTP服务，我就不用在调试虚拟机上搞一大堆东西，也方便以后类似的工作。
可以找到很多类似的东西，但我希望尽可能简单，并一定要有详细的文档。来自IBM的Nigel Griffiths有一篇"nweb: a tiny, safe Web server (static pages only)"就非常不错，全部C源码仅200行，支持静态页面.html或.htm、图像、压缩文件。遗憾它需要UNIX系统，如Ubuntu、Fedora、OpenSUSE和Debian等。
我需要Windows环境的。MSFT的David Cook一篇"Write a Simple HTTP-based Server Using MFC and Windows Sockets"正是我要找的，文章发表于MSJ(Microsoft Systems Journal - MSDN的前身)February 1996。嗯…，这么古老的东西？没错，就是它。越早越容易被奉为经典。
它的工程名称为Webster，文章十分详细，涵盖HTML、HTTP、Sockets等，可设置Server的基本选项，高度可控；"MIME Data Types"可扩展；支持详细的调试和日志记录；支持"System Tray"图标；源码注释得也很好。
编译连接后，先用Telnet测试一下：

啊哈，工作完全正常！现在我们可以使用自己的“激活服务器”了。但是激活时Webster服务器Hung在那里，追查Bug：发现用于接收GET请求URI的Buffer太小，请求的URI字符串太长造成“缓冲区溢出”。
再来，这次没问题了：

对工程Webster改了大概以下几处：
a) HTTP/1.1协议支持，96年那时还只有HTTP/0.9和HTTP/1.0。
b) URI缓冲区大小。
c) 由CScrollView派生的CWebView水平滚动条支持。
d) 由CPropertySheet派生的CWebProps各属性标签CPropertyPage里Controls的字体。

四．完美激活
接下来，根据程序处理激活码那部分代码的分析，开始写注册机。因为要用到CPUID指令和API调用，用VC++来写。

激活码(Activation Key)实际上是对激活时提交信息进行变换、加密处理后的结果。这是激活服务器后台干的事，程序解密激活码后对那些信息逐一进行对比，没有问题激活就成功了。
激活码可视为一张证书，分好几种类型。比如是否限制了特定版本，若无则通用证书适用于其他版本；还有试用证书，可指定过期日期。大概还有一种，决定硬件信息的比对来源，是加密锁还是API，没详细看代码，无法肯定。
图中uncheck两个Encrypted的Checkbox会显示mid和diskinfo1各自的明文。
激活成功后，程序会写激活文件Options.ini，用于重启验证；同时会复制一份到dos文件夹给DOS版使用。格式基本上是这样子：
代码：

[license]
user = "MistHill"
email = "misthill@easycompany.com"
regcode = "YH23U-R65WC-CKPA2-RN2JB-XENVZ"
key = "9876543210FEDCBA9876543210FEDCBA9876543210FEDCBA9876543210FEDCBA"
[LicenseInfo]
Show = "N"

这里注册码(regcode)目前看来是“有效的”；激活码(key)是我手工敲的，显然无效，不能通过验证。但已足够让程序去掉Title里的“未注册”字样和“关于”对话框的“立即注册”按钮：

貌视已注册成功，此为“暗桩”之一。

五．注册码兮，注册码
将key的内容改回注册机(DiskGenius Keygen)里"Activation Key"的内容，这下能通过重启验证，应该是“完美激活”了吧？
No, No, No..., Something wrong! 试图恢复大于64KB的文件时失败，错误类型表明还是“未注册”！
看来还有玄机。重新审查激活码验证通过后的代码，发现确实有调用对注册码再次进行验证，当前这个regcode没有通过！
在仔细研究了那段代码后，我才恍然大悟，它还真是跟MSFT的CDKEY学来的，注册码由三部分组成：序列号(SerialNumber) + 签名(Signature) + 校验位(Hash)。签名由序列号按签名算法得到，校验位为根据前两部分计算出的结果。
同时也搞清楚了哪几个关键标志DWORDs的值应该是什么才表明它是真正注册成功了。
回到第一节的"regcode Generator for DiskGenius"页面，"Phase I"解决了Hash的问题，接下来"Phase II"解决签名的问题。先随机生成一个RegCode，得到序列号部分，根据它的逆算法得到签名部分，最后计算校验位部分。

这样整个DiskGenius的注册过程分为两个步骤：1) 用HTML页面产生有效的注册码；2) 用注册机生成激活码。Webster只是分析问题时的一个工具，不再需要了。
再试一试恢复大于64KB的文件，这次当然不会再有问题：

最后，感谢DiskGenius的作者，很好的工具，希望它更加强大！我从分析它代码的过程中得到乐趣。
谢谢您阅读此文！谬误之处，请批评指正。