CN102799815B - 一种安全加载程序库的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种安全加载程序库的方法和装置，该方法包括下列步骤：屏蔽程序库的导出信息，得到关联该导出信息的地址信息；加密该地址信息，并将加密后的该地址信息写入存储设备；在加载该程序库时，解密获取该地址信息，通过该地址信息获取该导出信息。该装置包括屏蔽模块、加密模块和解密模块，该屏蔽模块、该加密模块和该解密模块依次相连。通过本发明的方法和装置解决了当直接加载和使用程序库时，程序库的导出信息直接暴露给最终用户导致的安全性问题，以及直接加载和使用程序库时，不同程序库版本之间的兼容性问题。

Description

一种安全加载程序库的方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机数据加密技术领域，具体涉及一种安全加载程序库的方法和装置。

背景技术

中大型软件程序可执行程序文件由一个主程序可执行文件和多个程序库文件组成，当软件程序执行时，首先运行主程序文件，当主程序文件开始运行时根据需要动态加载一个或多个程序库文件，大型软件需要加载成百上千的程序库文件。有些程序库文件本身实现某些通用的功能，所有需要实现这些功能的软件都可以直接加载和使用这些程序库文件，这些程序库文件也会在多个应用程序之间共享。

程序库即是一个以动态链接库形式提供的可执行的功能集合，目前编译产生的程序库文件的格式都为固定的格式，例如windows系统上的PE(可移植可执行程序)格式，linux/unix系统上的ELF(可执行和可链接)格式。程序库的功能接口通过导出函数的方式暴露给使用程序库的上层软件，每一个导出函数代表程序库提供的一种功能，上层软件通过调用导出函数使用程序库的功能。根据程序库文件格式的要求，这些导出函数的相关信息(函数名称、函数参数、函数返回值)放置在程序库文件的文件头中，操作系统提供加载这些格式的程序库的API(应用程序编程接口)，使用程序库的软件程序可以通过操作系统提供的API加载指定位置的程序库并获取程序库文件中的导出函数的信息，并根据这些导出信息调用导出函数从而使用程序库提供的功能。

由于程序库文件格式的公开性，并且在文件头中暴露了导出信息，故第三方恶意程序可以根据公开的程序库文件格式更改、伪造导出信息的内容，破坏软件的正常功能，或绕过软件的安全检验机制。此外，在同一程序库被多个软件共享使用时，不同的版本之间程序库的功能实现存在差异，特别是新版本的程序库功能更新后可能造成以前使用旧版本的程序库的软件无法正常使用。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为解决现有技术的问题，本发明提供一种安全加载程序库的方法和装置。通过该方法和装置解决当直接加载和使用程序库时，程序库的导出信息直接暴露给最终用户导致的安全性问题，以及直接加载和使用程序库时，不同程序库版本之间的兼容性问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种安全加载程序库的方法，包括步骤：

A1、屏蔽程序库的导出信息，得到关联该导出信息的地址信息；

A2、加密该地址信息，并将加密后的该地址信息写入存储设备；

A3、在加载该程序库时，通过解密获取该地址信息，并根据该地址信息获取该导出信息。

所述导出信息包括所述程序库的导出函数集合，在屏蔽所述导出信息时，设置一个返回值为间接值的元导出函数，使用所述元导出函数替换所述导出函数集合中的所有导出函数，所述地址信息包括所述元导出函数的返回值结构信息；

在加载所述程序库时，根据所述返回值结构信息获取所述程序库的功能函数。

根据本发明的一个实施例，该步骤A2中还加密该程序库的状态信息，并将加密后的该状态信息写入该存储设备；该步骤A3中在加载该程序库时，还解密获取该状态信息，

根据该状态信息判断该程序库是否符合兼容性要求，在符合兼容性要求时才加载所述程序库。

根据本发明的一个实施例，该步骤A2中该状态信息包括程序库的版本信息，该步骤A3中在加载该程序库时，通过解密获取该版本信息，并根据该版本信息判断该程序库是否符合兼容性要求，在符合兼容性要求时才加载所述程序库。

根据本发明的一个实施例，在该步骤A2中，该存储设备采用文件或数据库；该步骤A2中还对该文件或访问该数据库的令牌进行加密；该步骤A3中在加载该程序库时，首先对该文件或该令牌进行解密，然后再对该文件的内容进行解密或通过该令牌访问该数据库，获取该地址信息。

根据本发明的一个实施例，在该步骤A2中，该存储设备采用文件或数据库，该步骤A2中还对该文件、或访问该数据库的令牌进行加密，该步骤A3中在加载该程序库时，首先对该文件或该令牌进行解密，然后再对该文件的内容进行解密或通过该令牌访问该数据库，获取该状态信息。

根据本发明的一个实施例，在该步骤A2中还计算加密后文件的哈希值，在该步骤A3中首先通过重新计算加密后文件的哈希值进行校验，如果校验不成功则中止加载该程序库。

根据本发明的一个实施例，在该步骤A1中还计算该程序库的哈希值，在该步骤A2中还加密该程序库的哈希值，并将加密后的该程序库的哈希值写入存储设备，该步骤A3中在加载该程序库时，还通过解密获取该程序库的哈希值，并通过重新计算该程序库的哈希值进行校验，如果校验不成功则中止加载该程序库。

根据本发明的另一方面，提供一种安全加载程序库的装置，包括屏蔽模块、加密模块和解密模块，该屏蔽模块、该加密模块和该解密模块依次相连，该屏蔽模块用于屏蔽程序库的导出信息，得到关联该导出信息的地址信息，所述导出信息包括所述程序库的导出函数集合，在屏蔽所述导出信息时，设置一个返回值为间接值的元导出函数，使用所述元导出函数替换所述导出函数集合中的所有导出函数，所述地址信息包括所述元导出函数的返回值结构信息；该加密模块用于加密该地址信息，并将加密后的该地址信息写入存储设备，该解密模块用于在加载该程序库时，解密获取该地址信息，通过该地址信息获取该导出信息，根据所述返回值结构信息获取所述程序库的功能函数。

本发明通过安全加载程序库的方法和装置避免使程序库的导出信息直接暴露给最终用户，因此第三方工具无法篡改、伪造程序库的导出信息，破坏使用程序库的软件的执行流程，确保了程序库加载的安全性，本发明安全加载程序库的方法和装置在对程序库的状态信息解密过程中增加了对程序库版本信息进行核对的步骤，确保当前程序库版本满足兼容性要求，避免了因上层软件无法获知程序库的版本变化，在使用新版本的程序库时因兼容性问题导致程序库无法使用的现象。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些实施例和其它实施例的特征和方面。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明安全加载程序库的方法流程图；

图2为本发明安全加载程序库的装置示意图。

具体实施方式

为解决当直接加载和使用程序库时，程序库的导出信息直接暴露给最终用户所导致的安全性问题，本发明提供一种安全加载程序库的方法，包括步骤：

A1、屏蔽程序库的导出信息，得到关联该导出信息的地址信息；优选地，该导出信息包括该程序库的导出函数集合，在屏蔽该导出信息时，设置一个返回值为间接值的元导出函数，使用该元导出函数替换该导出函数集合中的所有导出函数。优选地，该地址信息包括该元导出函数的返回值结构信息，在加载该程序库时，根据该返回值结构信息获取该程序库的功能函数。

A2、加密该地址信息，并将加密后的该地址信息写入存储设备；

A3、在加载该程序库时，通过解密获取该地址信息，并根据该地址信息获取该导出信息。

为了解决直接加载和使用程序库时，不同程序库版本之间的兼容性问题，本发明在该步骤A2中还加密该程序库的状态信息，并将加密后的该状态信息写入该存储设备；该步骤A3中在加载该程序库时，还通过解密获取该状态信息，并根据该状态信息判断该程序库是否符合兼容性要求，在符合兼容性要求时才加载所述程序库，且在不符合兼容性要求的时候则不加载该程序库。优选地，该步骤A2中该状态信息包括程序库的版本信息，该步骤A3中在加载该程序库时，通过解密获取该版本信息，并根据该版本信息判断该程序库是否符合兼容性要求，在符合兼容性要求时才加载所述程序库，且在不符合兼容性要求的时候则不加载该程序库。

为进一步确保了程序库加载的安全性，本发明采用多重加密的方式。在该步骤A2中，该存储设备采用文件或数据库，该步骤A2中还对该文件、或访问该数据库的令牌进行加密，该步骤A3中在加载该程序库时，首先解密该文件、或该令牌，然后再对该文件的内容进行解密、或者通过该令牌访问该数据库，获取该地址信息。在解决兼容性问题的情况下，在该步骤A2中，该存储设备采用文件或数据库，该步骤A2中还对该文件、或访问该数据库的令牌进行加密，该步骤A3中在加载该程序库时，首先解密该文件或该令牌，然后再对该文件的内容进行解密或通过该令牌访问该数据库，获取该状态信息。

为提高加载程序库的安全性，本发明增加了对加密文件的校验步骤。在该步骤A2中还计算加密后文件的哈希值，在该步骤A3中首先通过重新计算加密后文件的哈希值进行校验，如果校验不成功则中止加载该程序库。

为提高加载程序库的安全性，本发明增加了对程序库的校验步骤。在该步骤A1中还计算该程序库的哈希值，在该步骤A2中还加密该程序库的哈希值，并将加密后的该程序库的哈希值写入存储设备，该步骤A3中在加载该程序库时，还解密获取该程序库的哈希值，并通过重新计算该程序库的哈希值进行校验，如果校验不成功则中止加载该程序库。

在本发明的具体实施例中采用如下方法：

屏蔽程序库的导出信息步骤：本实施例首先将程序库中所有的导出函数及相关信息屏蔽，使得上层软件无法通过直接加载程序库和调用导出函数使用程序库的相关功能。屏蔽的关键是用一个元导出函数替换所有导出函数(元函数是可以产生或者获取其他函数的函数)。元导出函数的返回值是一个间接值，此间接值配合下一步中的程序库信息内容才能获取其他功能函数，直接加载元导出函数并不能获取程序库的任何功能，此步骤保证了未授权的软件和程序无法使用程序库。

程序库加密步骤：本实施例的此步骤主要是对程序库的信息进行加密处理。需要加密处理的第一种信息为元导出函数的返回值信息内容，通过此信息配置元导出函数返回的间接值可以获取其他功能函数。返回值的信息内容与元导出函数的实现相关。

此外还需要对整个程序库通过哈希算法(例如MD5SHA1)产生哈希值，此哈希值能唯一确定一个程序库。将元导出函数返回值信息内容结构(与元导出函数的实现相关)、程序库哈希值、程序版本信息、程序库位置信息通过加密算法加密，并将加密后的信息写入存储设备。这里存储设备可以是一个独立的文件、一个数据库、或者注册表等。

加密程序库信息存储步骤：本实施例的此步骤主要是提高安全性和稳定的多重加密，对于第二步中加密存储的程序库信息内容，为了防止存储设备被篡改，需要进行多重加密和校验。此步骤与具体的存储设备的类型相关，如果存储设备是一个文件需要对文件进行加密和校验，如果存储设备是数据库，我们需要对访问数据库的令牌进行加密(令牌是指的持有的可以访问某些资源的入口信息)。

加载程序库步骤：本实施例的此步骤主要是采用上层软件通过密钥和附加信息逐步解密校验获取程序库的功能函数集合，从而使用该程序库的相关功能。首先上层软件根据上一步骤中的令牌和密钥解密加密信息文件，并读取加密信息，然后上层软件对所有加密信息进行逐一解密，获取程序库的元导出函数返回值结构信息、程序库哈希值、程序库版本信息、程序库位置信息。上层软件首先根据程序库位置信息和程序库哈希值校验程序库，然后根据程序库文件属性中的版本信息校验程序库版本，最后加载程序库调用元导出函数，获取返回值，根据解密信息中的返回值结构信息获取程序库的功能函数。

以下结合流程图说明本发明的具体实施例：

如图1所示，本实施例中安全加载程序库的方法包括以下步骤：

S101：屏蔽程序库导出信息；

S102：获取程序库哈希值；

S103：将程序库版本信息、程序库哈希值、程序库导出函数信息和程序库位置信息加密；

S104：存储步骤S103得到的加密信息；

S105：存储信息的令牌加密并附加存储方式；

S106：根据密钥解密信息存储令牌；

S107：获取程序库的加密信息并解密；

S108：根据程序库位置信息判断程序库是否存在；如果存在，进入步骤S109；否则结束；

S109：核对程序库哈希值是否相符；如果哈希值相符，则进入步骤S110；否则结束；

S110：核对程序库版本信息是否相符；如果版本信息相符，则进入步骤S111；否则结束；

S111：加载程序库，根据内容信息调用导出函数并根据内容信息造型为所需内容。

下面对上述实施例中程序库加密和加载过程分别进行详细说明：

1、程序库加密过程：

首先对程序库需要屏蔽导出信息，实现元导出函数，一个具体的实现元导出函数的方法为：元导出函数原型无参数，返回值为一个程序库中的地址值，此地址为一个函数指针的集合的首地址，函数指针集合中的每一个函数指针指向程序库中的一个功能函数，此集合的大小和每一个函数指针原型(函数指针原型表示此函数的定义，包括函数名称、参数、返回值)都存储在下一步骤中的加密信息文件中。实现元导出函数替换所有的导出函数后，通过直接加载的方式无法使用此程序库的功能。对程序库通过哈希算法获取程序库哈希值，将上一步中元导出函数返回值的函数指针集合的大小、每一个函数指针原型、以及程序库哈希值、程序库版本信息、程序库位置信息一起采用加密算法加密，并将加密后的信息作为一条记录存储在文件中。将存储上述加密记录的文件进行二次加密，对加密后的文件采用哈希算法获取文件哈希值。

2、程序库加载过程：

使用程序库的上层软件在加载程序库之前首先读取存储所有程序库加密记录的加密文件，然后校验哈希值，如无法通过校验则中止加载过程。上层软件通过密钥解密加密文件，上层软件逐个读取加密文件中的记录，并通过密钥解密记录，读取记录中的程序库路径、程序库版本信息、程序库哈希值、程序库元函数返回值结构信息，这里元函数返回值结构信息为函数指针集合的大小、每一个函数指针的函数原型。上层软件首先根据路径搜索程序库，搜索成功后校验程序库哈希值，校验不成功则中止加载。上层软件读取程序库版本信息，版本不匹配则中止加载。上层软件调用操作系统提供的API加载程序库并调用程序库中的元导出函数，获取返回地址。上层软件根据解密后的元导出函数返回值的信息，将地址值转型为一个固定大小的函数指针集合(根据加密存储的信息将这个地址值转换为能使用的信息，即这里所指的函数指针的集合，这种转型需要知道函数指针的具体原型定义、集合的类型和大小等相关信息)，遍历该集合将集合中的每一个值根据解密的函数原型造型为一个函数指针(该集合中的每一个指针是无类型的指针，无类型的指针不可使用，需要根据函数原型定义将无类型的指针变形成指定原型的具体函数指针，只有具有类型的函数指针即造型后的指针才能被调用)。上层软件根据需要使用函数指针调用程序库的功能(即通过造型后的函数指针调用程序库的函数)。

如图2所示，本发明安全加载程序库的装置，包括屏蔽模块、加密模块和解密模块，该屏蔽模块、该加密模块和该解密模块依次相连，该屏蔽模块用于屏蔽程序库的导出信息，得到关联该导出信息的地址信息，该加密模块用于加密该地址信息，并将加密后的该地址信息写入存储设备，该解密模块用于在加载该程序库时，解密获取该地址信息，通过该地址信息获取该导出信息。

安全加载程序库的装置中的各模块采用对应的前述安全加载程序库的方法，在此不再重复描述。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种安全加载程序库的方法，其特征在于，包括步骤：

A1、屏蔽程序库的导出信息，得到关联所述导出信息的地址信息；

A2、加密所述地址信息，并将加密后的所述地址信息写入存储设备；

A3、在加载所述程序库时，通过解密获取所述地址信息，根据所述地址信息获取所述导出信息；

所述导出信息包括所述程序库的导出函数集合，在屏蔽所述导出信息时，设置一个返回值为间接值的元导出函数，使用所述元导出函数替换所述导出函数集合中的所有导出函数；

所述地址信息包括所述元导出函数的返回值结构信息，在加载所述程序库时，通过所述返回值配合所述返回值结构信息获取所述程序库的功能函数。

2.根据权利要求1所述的安全加载程序库的方法，其特征在于，所述步骤A2中还加密所述程序库的状态信息，并将加密后的所述状态信息写入所述存储设备；所述步骤A3中在加载所述程序库时，还通过解密获取所述状态信息，并根据所述状态信息判断所述程序库是否符合兼容性要求，在符合兼容性要求时才加载所述程序库。

3.根据权利要求2所述的安全加载程序库的方法，其特征在于，所述步骤A2中所述状态信息包括程序库的版本信息，所述步骤A3中在加载所述程序库时，通过解密获取所述版本信息，并根据所述版本信息判断所述程序库是否符合兼容性要求，在符合兼容性要求时才加载所述程序库。

4.根据权利要求1所述的安全加载程序库的方法，其特征在于，在所述步骤A2中，所述存储设备采用文件或数据库；所述步骤A2中还对所述文件、或访问所述数据库的令牌进行加密；所述步骤A3中在加载所述程序库时，首先对所述文件或所述令牌进行解密，然后再对所述文件的内容进行解密或通过所述令牌访问所述数据库，获取所述地址信息。

5.根据权利要求2所述的安全加载程序库的方法，其特征在于，在所述步骤A2中，所述存储设备采用文件或数据库，所述步骤A2中还对所述文件、或访问所述数据库的令牌进行加密，所述步骤A3中在加载所述程序库时，首先对所述文件或所述令牌进行解密，然后再对所述文件的内容进行解密或通过所述令牌访问所述数据库，获取所述状态信息。

6.根据权利要求4或5所述的安全加载程序库的方法，其特征在于，在所述步骤A2中还计算加密后文件的哈希值，在所述步骤A3中首先通过重新计算加密后文件的哈希值进行校验，如果校验不成功则中止加载所述程序库。

7.根据权利要求1所述的安全加载程序库的方法，其特征在于，在所述步骤A1中还计算所述程序库的哈希值，在所述步骤A2中还加密所述程序库的哈希值，并将加密后的所述程序库的哈希值写入所述存储设备，所述步骤A3中在加载所述程序库时，还解密获取所述程序库的哈希值，并通过重新计算所述程序库的哈希值进行校验，如果校验不成功则中止加载所述程序库。

8.一种安全加载程序库的装置，其特征在于：包括屏蔽模块、加密模块和解密模块，所述屏蔽模块、所述加密模块和所述解密模块依次相连，所述屏蔽模块用于屏蔽程序库的导出信息，得到关联所述导出信息的地址信息，所述导出信息包括所述程序库的导出函数集合，在屏蔽所述导出信息时，设置一个返回值为间接值的元导出函数，使用所述元导出函数替换所述导出函数集合中的所有导出函数；所述加密模块用于加密所述地址信息，并将加密后的所述地址信息写入存储设备，所述解密模块用于在加载所述程序库时，解密获取所述地址信息，通过所述地址信息获取所述导出信息，所述地址信息包括所述元导出函数的返回值结构信息，在加载所述程序库时，通过所述返回值配合所述返回值结构信息获取所述程序库的功能函数。