字符串混淆技术应用 设计一个字符串混淆程序 可混淆.NET程序集中的字符串

关于字符串的研究，目前已经有两篇。

原理篇：字符串混淆技术在.NET程序保护中的应用及如何解密被混淆的字符串 

实践篇：字符串反混淆实战 Dotfuscator 4.9 字符串加密技术应对策略

今天来讲第三篇，如何应用上面所学内容，设计一个字符串混淆程序。

先设计一个控制台程序，它是将要被我混淆的程序集文件：

public static void Main()
{
        try
        {
            RunSnippet();
        }
        catch (Exception e)
        {
            string error = string.Format("---\nThe following error occurred while executing the snippet:\n{0}\n---", e.ToString());
            Console.WriteLine(error);
        }
        finally
        {
            Console.Write("Press any key to continue...");
            Console.ReadKey();
        }
}

代码是Snippet Compiler 的标准模板，在控制台上打印一段字符串。这里，有二个字符串常量，是我需要对它进行加密的地方。

不能直接改源代码，而且要以程序的方式来操作程序集。要能修改.net程序集，现在能找到的方法是Mono.Cecil,最新的版本是0.9.5.0。

先设计混淆算法，是个很简单的Base64代码转换，这一步可以深入挖掘，做更复杂的混淆算法。

public static string StringDecode(string text1)
{
    return Encoding.UTF8.GetString(Convert.FromBase64String(text1));
}

.csharpcode, .csharpcode pre
{
font-size: small;
color: black;
font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace;
background-color: #ffffff;
/*white-space: pre;*/
}
.csharpcode pre { margin: 0em; }
.csharpcode .rem { color: #008000; }
.csharpcode .kwrd { color: #0000ff; }
.csharpcode .str { color: #006080; }
.csharpcode .op { color: #0000c0; }
.csharpcode .preproc { color: #cc6633; }
.csharpcode .asp { background-color: #ffff00; }
.csharpcode .html { color: #800000; }
.csharpcode .attr { color: #ff0000; }
.csharpcode .alt
{
background-color: #f4f4f4;
width: 100%;
margin: 0em;
}
.csharpcode .lnum { color: #606060; }
.csharpcode, .csharpcode pre
{
font-size: small;
color: black;
font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace;
background-color: #ffffff;
/*white-space: pre;*/
}
.csharpcode pre { margin: 0em; }
.csharpcode .rem { color: #008000; }
.csharpcode .kwrd { color: #0000ff; }
.csharpcode .str { color: #006080; }
.csharpcode .op { color: #0000c0; }
.csharpcode .preproc { color: #cc6633; }
.csharpcode .asp { background-color: #ffff00; }
.csharpcode .html { color: #800000; }
.csharpcode .attr { color: #ff0000; }
.csharpcode .alt
{
background-color: #f4f4f4;
width: 100%;
margin: 0em;
}
.csharpcode .lnum { color: #606060; }

要把这段代码转化为IL代码，用Mono.Cecil来注入到制定的程序集中，先来看看翻译成IL之后的代码

.method public hidebysig static string StringDecode(string) cil managed
{
    .maxstack 8
    L_0000: call class [mscorlib]System.Text.Encoding [mscorlib]System.Text.Encoding::get_UTF8()
    L_0005: ldarg.0
    L_0006: call uint8[] [mscorlib]System.Convert::FromBase64String(string)
    L_000b: callvirt instance string [mscorlib]System.Text.Encoding::GetString(uint8[])
    L_0010: ret
}

再对比Mono.Cecil的语法例子，把上面的IL代码，翻译成C#代码

MethodDefinition new_method = new MethodDefinition("StringDecode", attr, asm.MainModule.Import(typeof(string)));
ParameterDefinition para = new ParameterDefinition(asm.MainModule.Import(typeof(string)));
new_method.Parameters.Add(para);
tp.Methods.Add(new_method);

new_method.Body.MaxStackSize = 8;
MethodReference mr;
ILProcessor worker = new_method.Body.GetILProcessor ();

mr = asm.MainModule.Import(typeof(Encoding).GetMethod("get_UTF8"));
worker.Append(worker.Create(OpCodes.Call, mr));

worker.Append(worker.Create(OpCodes.Ldarg_0));

mr = asm.MainModule.Import(typeof(Convert).GetMethod("FromBase64String"));
worker.Append(worker.Create(OpCodes.Call, mr));

mr = asm.MainModule.Import(typeof(Encoding).GetMethod("GetString", new Type[] { typeof(Byte[]) }));
worker.Append(worker.Create(OpCodes.Callvirt, mr));
worker.Append(worker.Create(OpCodes.Ret));

 

再次，我样要搜索目标程序集中的所有字符串，把它转化成Base64的字符串编码，于是遍历IL指令，进行转化

List<Instruction>  actionInsert=new List<Instruction> ();
foreach (Instruction ins in entry_point.Body.Instructions)
{
       if (ins.OpCode.Name == "ldstr")
       {
                Console.WriteLine("Find target instruction, start modify..");
                byte[] bytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes (Convert.ToString (ins.Operand));
                ins.Operand = Convert.ToBase64String (bytes);

                actionInsert.Add(ins);
      }

}

最后，我们把原来的指令替换成字符串混淆算法调用

for (int i = 0; i < actionInsert.Count; i++)
{
         mr = asm.MainModule.Import(new_method);
         worker = entry_point.Body.GetILProcessor();
         worker.InsertAfter(actionInsert[i], worker.Create(OpCodes.Call, mr));
}

最后保存程序集，用.net Reflector 载入程序集，如下图所示，字符串常量已经变成了方法调用：

.csharpcode, .csharpcode pre
{
font-size: small;
color: black;
font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace;
background-color: #ffffff;
/*white-space: pre;*/
}
.csharpcode pre { margin: 0em; }
.csharpcode .rem { color: #008000; }
.csharpcode .kwrd { color: #0000ff; }
.csharpcode .str { color: #006080; }
.csharpcode .op { color: #0000c0; }
.csharpcode .preproc { color: #cc6633; }
.csharpcode .asp { background-color: #ffff00; }
.csharpcode .html { color: #800000; }
.csharpcode .attr { color: #ff0000; }
.csharpcode .alt
{
background-color: #f4f4f4;
width: 100%;
margin: 0em;
}
.csharpcode .lnum { color: #606060; }

这样，增加了代码反编译的难度，字符串的含义完全被替换成一堆无意义的字符串。

Mono.Cecil最新的版本中，API有变化，本篇程序代码中应用到的读取程序集和写入程序集

string path = @"C:\Users\Administrator\Desktop\CPP\Default.exe";
AssemblyDefinition asm = AssemblyDefinition.ReadAssembly(path);
MethodDefinition entry_point = asm.EntryPoint;

path = @"C:\Users\Administrator\Desktop\CPP\DefaultSecury.exe";
asm.MainModule.Write(path);

.csharpcode, .csharpcode pre
{
font-size: small;
color: black;
font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace;
background-color: #ffffff;
/*white-space: pre;*/
}
.csharpcode pre { margin: 0em; }
.csharpcode .rem { color: #008000; }
.csharpcode .kwrd { color: #0000ff; }
.csharpcode .str { color: #006080; }
.csharpcode .op { color: #0000c0; }
.csharpcode .preproc { color: #cc6633; }
.csharpcode .asp { background-color: #ffff00; }
.csharpcode .html { color: #800000; }
.csharpcode .attr { color: #ff0000; }
.csharpcode .alt
{
background-color: #f4f4f4;
width: 100%;
margin: 0em;
}
.csharpcode .lnum { color: #606060; }

关于字符串混淆算法，下面列举几个我找到的混淆算法，加密强度会高一些：

static string stringEncrypt(string string_0)
{
    char[] chArray;
    char[] chArray1 = chArray = string_0.ToCharArray();
    while (true)
    {
        int num;
        int length = chArray1.Length;
        if (length <= 0)
        {
            break;
        }
        chArray1[num = length + -1] = (char) (chArray[num] - 'ᑩ');
    }
    return string.Intern(new string(chArray));
}

下面是Dotfuscator的混淆算法，还加了盐，强度提升不少。

static string GetString(string source, int salt)
 {
     int index = 0;
     char[] data = source.ToCharArray();
     salt += 0xe74d6d7; // This const data generated by dotfuscator
     while (index < data.Length)
     {
         char key = data[index];
         byte low = (byte)((key & '\x00ff') ^ salt++);
         byte high = (byte)((key >> 8) ^ salt++);
         data[index] = (char)((low << 8 | high));
         index++;
     }
     return string.Intern(new string(data));
 }

经过混淆后的字符串，完全看不出原文的含义。比如下面的代码片段，都有些怀疑它使用的字符集，有点像中东国家的语言

.csharpcode, .csharpcode pre
{
font-size: small;
color: black;
font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace;
background-color: #ffffff;
/*white-space: pre;*/
}
.csharpcode pre { margin: 0em; }
.csharpcode .rem { color: #008000; }
.csharpcode .kwrd { color: #0000ff; }
.csharpcode .str { color: #006080; }
.csharpcode .op { color: #0000c0; }
.csharpcode .preproc { color: #cc6633; }
.csharpcode .asp { background-color: #ffff00; }
.csharpcode .html { color: #800000; }
.csharpcode .attr { color: #ff0000; }
.csharpcode .alt
{
background-color: #f4f4f4;
width: 100%;
margin: 0em;
}
.csharpcode .lnum { color: #606060; }

再来看一个代码中有中文的例子，这是一段用户登陆代码，它加密后的字符看起来更不可理解。

如果要给字符串混淆加盐，只需要简单的修改上面的代码，添加一个临时变量，再增加到调用的混淆算法中。

全文代码以NUnit测试方法写成，单元测试配合Resharper真是好用，可以节省大量的代码，一个方法即可作为入口程序启动运行。

给开发和测试带多很多方便。