CN103020493A

CN103020493A - 一种防拷贝的软件保护与运行装置及方法

Info

Publication number: CN103020493A
Application number: CN2012105869264A
Authority: CN
Inventors: 黄权; 孔凌志; 李昀
Original assignee: HANGZHOU SHENGYUAN CHIP TECHNIQUE CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU SHENGYUAN CHIP TECHNIQUE CO Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN103020493B

Abstract

本发明公开了一种防拷贝的软件保护与运行装置及方法，该装置包括软件保护装置，软件保护装置包括高速数据吞吐接口、指纹传感器、传感器与安全芯片的挂接接口、安全芯片、存储介质接口和存储介质，软件保护装置通过高速数据吞吐接口与PC硬体相连接，指纹传感器通过传感器与安全芯片的挂接接口与安全芯片相连接，存储介质通过存储介质接口与安全芯片相连接。设置有指纹保护模块、加密存储模块、防复制模块和软件硬体绑定模块，本发明的有益效果是：有效解决计算机软件产品的版权保护，防止其在非授权情况下肆意拷贝传播；加密存储，防止存储介质被剖片读取受版权保护的数据信息；防存储信息被复制、粘贴；指纹识别，提供遗失安全保护；非对称密钥进行软硬件结合保护。

Description

一种防拷贝的软件保护与运行装置及方法

技术领域

本发明涉及计算机软件产品领域，更具体说，它涉及一种防拷贝的软件保护与运行装置及方法。

背景技术

软件开发商非常了解自己应用程序的重要性，但是想要最大化地保护产品的知识产权、为软件用户提供灵活多样的授权方案，则需要一套复杂、灵活而且易用的授权管理系统。常用的软件加密狗，其加密的基本原理为：开发商程序通过调用硬件加密狗的接口模块对硬件加密狗操作，硬件加密狗响应该操作并通过接口模块将相应数据返回给开发商的应用程序。开发商的应用程序可以对返回值进行判定并采取相应的动作。如果返回无效的响应，表明没有正确的狗，开发商可以将应用程序终止运行，或者让应用程序以错误的方式执行。其结构的不足在于：

1.PC软件产品虽然与具有唯一序列号的硬体通过USB通讯进行绑定，一旦密码泄露就可被借贷者反复使用；

2.软件用唯一序列号绑定存在数据被截取破解的风险；

3.PC软件产品尚可被轻易拷贝，容易通过如下方式进行破解后泛滥传播：

a)用针对各种语言的反汇编工具进行反汇编后静态分析；

b)用调试工具进行跟踪动态分析；

c)用监视工具进行监视分析。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种防拷贝的软件保护与运行装置及方法，有效解决计算机软件产品的版权保护，防止其在非授权情况下肆意拷贝传播。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：这种防拷贝的软件保护与运行装置，包括软件保护装置，软件保护装置包括高速数据吞吐接口、指纹传感器、传感器与安全芯片的挂接接口、安全芯片、存储介质接口和存储介质，软件保护装置通过高速数据吞吐接口与PC硬体相连接，指纹传感器通过传感器与安全芯片的挂接接口与安全芯片相连接，存储介质通过存储介质接口与安全芯片相连接。

本发明所述的防拷贝的软件保护与运行方法，设置有指纹保护模块、加密存储模块、防复制模块和软件硬体绑定模块，其工作步骤分别如下：

A、加密存储模块工作步骤：

1)设备初始化时用安全芯片的真随机数产生对称加密密钥KEY1；

2)将密钥KEY1存储于安全芯片的安全存储区，该密钥KEY1只运行不导出，保证密码的绝对安全；

3)以密钥KEY1为安全因子，用SM1、AES或DES/3DES对称加密算法对数据流进行加密存储、解密读取，保证存储介质中的数据绝对安全；

B、软件硬体绑定模块工作步骤：

1）运行安全芯片，用RSA、ECC或SM2非对称算法生成公/私密钥对PriKey/PubKey，私钥PriKey存储于安全芯片的安全存储区，只运行不允许导出，公钥PubKey则允许导出；

2）导出安全芯片生成的公钥PubKey，编辑与想被保护的PC软件，建立安全认证通道，实现无规律多次随机认证功能；

3）PC软件运行时，无规律多次随机认证的基本步骤为：

a)PC软件生成一串随机数；

b)用公钥PubKey加密随机数，传输与软件保护装置；

c)软件保护装置用私钥PriKey解密随机数，并进行回传；

d)PC软件验证回传数据，利用公钥PubKey加密只能用私钥PriKey解密的规则，认证PC软件与软件保护装置的匹配性；

e)认证通过则PC软件继续运行，认证失败则进行非规律延时运行报错；

C、防复制模块工作步骤：

1）软件保护装置内置防复制代码；

2）插入PC后第一时间自运行软件保护装置内置的防复制代码，屏蔽拷贝功能；

D、指纹保护模块工作步骤：

1）利用事先内置于软件保护装置内的指纹认证管理模块进行指纹录入、识别或删除操作，其内置指纹认证管理模块运用上面提及的加密存储模块、防复制模块功能加以保护；

2）首次运行提示用户录入指纹，用于绑定软件保护装置与被授权者本人；

3）每次登陆访问保护装置内的受保护的数据，必须先认证识别使用者的身份。

本发明的有益效果是：提供了一种防拷贝的软件保护与运行装置及方法，有效解决计算机软件产品的版权保护，防止其在非授权情况下肆意拷贝传播。

附图说明

图1是本发明硬件框图；

图2是本发明功能框图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。

如图1所示，这种防拷贝的软件保护与运行装置，包括软件保护装置2，软件保护装置2包括高速数据吞吐接口21、指纹传感器22、传感器与安全芯片的挂接接口23、安全芯片24、存储介质接口25和存储介质26，软件保护装置2通过高速数据吞吐接口21与PC硬体1相连接，指纹传感器22通过传感器与安全芯片的挂接接口23与安全芯片24相连接，存储介质26通过存储介质接口25与安全芯片24相连接。

（1）PC硬体：软件运行平台；

（2）软件保护装置：包含加密存储、安全认证、数据流高速传输等功能部件；

（21）高速数据吞吐接口：用于连接PC硬体与软件保护装置进行高速数据传输，如USB2.0/3.0、PCI、IDE等PC高速外设接口；

（22）指纹传感器：包括半导体、非半导体等面状、刮擦指纹采集器件；

（23）传感器与安全芯片的挂接接口：包括SPI、I2C、APC、LOSCS等常用接口；

（24）安全芯片：包括USB、SPI、SDI等外设接口及加解密、指纹算法引擎、安全存储等内部功能，是协调实现系统应用的核心部件；

（25）存储介质接口：包括SDI、NFC、IDE等高速存储接口；

（26）存储介质：包括NandFlash、SD卡、MRAM、硬盘等大容量非易失性存储介质。

本发明功能模块如图2所示，工作原理描述：

1.加密存储模块3工作原理：

3)以密钥KEY1为安全因子，用SM1、AES、DES/3DES等对称加密算法对数据流进行加密存储、解密读取，保证存储介质26中的数据绝对安全。

2.软件硬体绑定模块4工作原理

1）运行安全芯片，用RSA、ECC或SM2等非对称算法生成公/私密钥对（PriKey/PubKey），私钥PriKey存储于安全芯片的安全存储区，只运行不允许导出，公钥PubKey则允许导出；

3）PC软件运行时，无规律多次随机认证的基本流程为：

a)PC软件生成一串随机数；

b)用公钥PubKey加密随机数，传输与软件保护装置2；

c)软件保护装置2用私钥PriKey解密随机数，并进行回传；

d)PC软件验证回传数据，利用公钥PubKey加密只能用私钥PriKey解密的原理，认证PC软件与软件保护装置2的匹配性。

e)认证通过则PC软件继续运行，认证失败则进行非规律延时运行报错。非规律延时报错可有效避免软件监视跟踪分析。

3.防复制模块5工作原理

1）软件保护装置2内置防复制代码；

2）插入PC后第一时间自运行软件保护装置2内置的防复制代码，屏蔽拷贝功能；

4.指纹保护模块6工作原理

1）可利用事先内置于软件保护装置2内的指纹认证管理软件进行指纹录入、识别、删除等操作，其内置指纹认证管理软件可运用上面提及的加密存储模块、防复制模块功能加以保护；

2）首次运行提示用户录入指纹，用于绑定软件保护装置2与被授权者本人；

3）每次登陆访问保护装置2内的受保护的数据，必须先认证识别使用者的身份，彻底杜绝因借用、遗失设备带来的数据泄密风险。

实施例1：应用模型一（版权保护）：

实现原理：

1.利用软件保护装置2生成对称加密存储密钥KEY1，操作方式详见模块工作原理第1部分“加密存储模块3工作原理”；

2.利用软件保护装置2生成公/私密钥对（PriKey/PubKey），绑定与需进行版权保护的相关数据，如PC软件、影音制品等，操作方式详见模块工作原理第2部分“软件硬体绑定模块4工作原理”；

3.软件保护装置2与PC相连虚拟为光驱设备；

4.把功能软件及相关需保护数据转制为ISO镜像文件，烧录于软件保护装置2，用事先初始化的随机密钥加密存储非易失性存储介质26；

5.用户购买使用时，当软件保护装置2与PC相连后，驱动识别完成后会立即自动运行事先内置的防复制代码，禁止拷贝虚拟出的光驱设备内的数据；

6.如果是第一次使用，设备会提示用户录入指纹，如果已录入过指纹则提示识别验证指纹，指纹验证通过后光驱内的受保护数据才允许运行；

7.被保护数据一旦运行，PC与软件保护装置2就会建立安全认证通道，实现无规律多次随机认证功能；工作原理详见模块工作原理第3部分“软件硬体绑定模块4工作原理”。

功能优点：

1.加密存储，防止存储介质被剖片读取受版权保护的数据信息；

2.防存储信息被复制、粘贴；

3.指纹识别，提供遗失安全保护；

4.非对称密钥进行软硬件结合保护。

实施例2：应用模型二（多分区安全存储）：

实现原理：

2.利用软件保护装置2生成公/私密钥对（PriKey/PubKey），绑定指纹加密U盘管理软件，操作方式详见模块工作原理第2部分“软件硬体绑定模块4工作原理”；

3.软件保护装置2与PC相连虚拟出一个光驱设备、一个加密存储U盘设备、一个普通设备；

4.把相关功能及管理软件（防复制代码、指纹加密U盘管理软件等）转制为ISO镜像文件，烧录于软件保护装置2，用事先初始化的随机密钥加密存储非易失性存储介质26；

5.用户购买使用时，当软件保护装置2与PC相连后，设备识别为一个光盘（存储着指纹加密U盘管理软件）、一个普通U盘（无需认证，数据是明文存储，可允许普通用户方便存取，）、一个被锁定的加密U盘（数据进行加密存储，需验证指纹通过后才能被解锁）；

6.驱动识别完成后会立即自动运行事先内置的防复制代码，禁止拷贝虚拟出的光驱设备内的数据，如：指纹加密U盘管理软件等；

7.如果是第一次使用，设备会提示用户录入指纹，如果已录入过指纹则提示识别验证指纹，指纹验证通过后加密存储U盘设备被解锁，才允许进行存储、读取操作；

8.被保护的加密U盘管理软件一旦运行，PC与软件保护装置2就会建立安全认证通道，实现无规律多次随机认证功能；工作原理详见模块工作原理第3部分“软件硬体绑定模块4工作原理”。

功能优点：

1.安全与易用相结合，既可以当普通U盘使用，又可以保存私密信息；

2.管理软件自带于受保护光盘内，可防止被轻易拷贝、破解；

3.关键数据加密存储于存储介质，可有效防止存储介质被剖片读取受保护的数据信息；

4.指纹识别，为加密U盘数据安全护航。

术语解释：

USB：Universal Serial BUS，通用串行总线

SPI：Serial Peripheral Interface，串行外设接口

APC：Asynchronous Parallel Controller，异步并行接口控制器

LOSCS：Limited Optical CMOS Sensor Controller图像传感器接口

SDI：SD Card Interface SD，卡主控制器接口

NFC：NandFlash Control Interface,NandFlash控制器接口

MRAM：Magnetic Random Access Memory，是一种非挥发性的磁性随机存储器

SM1：是由国家密码管理局编制的一种商用密码分组标准对称算法

AES:Advanced Encryption Standard，高级加密标准算法

DES：Data Encryption Standar，一种对称加密算法

3DES：Triple Data Encryption Standar，三重DES

RSA：Rivest Shamir Adlemen，RSA公钥算法

SM2：是由国家密码管理局编制的一种商用非对称算法。

Claims

1.一种防拷贝的软件保护与运行装置，其特征在于：包括软件保护装置（2），软件保护装置（2）包括高速数据吞吐接口（21）、指纹传感器（22）、传感器与安全芯片的挂接接口（23）、安全芯片（24）、存储介质接口（25）和存储介质（26），软件保护装置（2）通过高速数据吞吐接口（21）与PC硬体（1）相连接，指纹传感器（22）通过传感器与安全芯片的挂接接口（23）与安全芯片（24）相连接，存储介质（26）通过存储介质接口（25）与安全芯片（24）相连接。

2.一种采用如权利要求1所述的防拷贝的软件保护与运行装置的保护方法，其特征在于：设置有指纹保护模块（6）、加密存储模块（3）、防复制模块（5）和软件硬体绑定模块（4），其工作步骤分别如下：

A、加密存储模块（3）工作步骤：

3)以密钥KEY1为安全因子，用SM1、AES或DES/3DES对称加密算法对数据流进行加密存储、解密读取，保证存储介质（26）中的数据绝对安全；

B、软件硬体绑定模块（4）工作步骤：

3）PC软件运行时，无规律多次随机认证的基本步骤为：

a)PC软件生成一串随机数；

b)用公钥PubKey加密随机数，传输与软件保护装置（2）；

c)软件保护装置（2）用私钥PriKey解密随机数，并进行回传；

d)PC软件验证回传数据，利用公钥PubKey加密只能用私钥PriKey解密的规则，认证PC软件与软件保护装置（2）的匹配性；

C、防复制模块（5）工作步骤：

1）软件保护装置（2）内置防复制代码；

2）插入PC后第一时间自运行软件保护装置（2）内置的防复制代码，屏蔽拷贝功能；

D、指纹保护模块（6）工作步骤：

1）利用事先内置于软件保护装置（2）内的指纹认证管理模块进行指纹录入、识别或删除操作，其内置指纹认证管理模块运用上面提及的加密存储模块、防复制模块功能加以保护；

2）首次运行提示用户录入指纹，用于绑定软件保护装置（2）与被授权者本人；

3）每次登陆访问保护装置（2）内的受保护的数据，必须先认证识别使用者的身份。

3.根据权利要求2所述的防拷贝的软件保护与运行方法，其特征在于：该方法具体实现步骤如下：

1）、利用软件保护装置（2）生成对称加密存储密钥KEY1；

2）、利用软件保护装置（2）生成公/私密钥对PriKey/PubKey，绑定与需进行版权保护的相关数据；

3）、软件保护装置（2）与PC相连虚拟为光驱设备；

4）、把功能软件及相关需保护数据转制为ISO镜像文件，烧录于软件保护装置（2），用事先初始化的随机密钥加密存储非易失性存储介质（26）；

5）、用户购买使用时，当软件保护装置（2）与PC相连后，驱动识别完成后会立即自动运行事先内置的防复制代码，禁止拷贝虚拟出的光驱设备内的数据；

6）、如果是第一次使用，提示用户录入指纹，如果已录入过指纹则提示识别验证指纹，指纹验证通过后光驱内的受保护数据才允许运行；

7）、被保护数据一旦运行，PC与软件保护装置（2）就会建立安全认证通道，实现无规律多次随机认证功能。

4.根据权利要求2所述的防拷贝的软件保护与运行方法，其特征在于：该方法具体实现步骤如下：

1）、利用软件保护装置（2）生成对称加密存储密钥KEY1；

2）、利用软件保护装置（2）生成公/私密钥对PriKey/PubKey，绑定指纹加密U盘管理软件；

3）、软件保护装置（2）与PC相连虚拟出一个光驱设备、一个加密存储U盘设备、一个普通设备；

4）、把防复制代码和指纹加密U盘管理软件转制为ISO镜像文件，烧录于软件保护装置（2），用事先初始化的随机密钥加密存储非易失性存储介质（26）；

5）、用户购买使用时，当软件保护装置（2）与PC相连后，设备识别为一个光盘用于存储着指纹加密U盘管理软件、一个普通U盘无需认证，数据是明文存储，允许普通用户方便存取；一个被锁定的加密U盘用于数据进行加密存储，需验证指纹通过后才能被解锁；

6）、驱动识别完成后会立即自动运行事先内置的防复制代码，禁止拷贝虚拟出的光驱设备内的数据；

7）、如果是第一次使用，提示用户录入指纹，如果已录入过指纹则提示识别验证指纹，指纹验证通过后加密存储U盘设备被解锁，才允许进行存储、读取操作；

8）、被保护的加密U盘管理软件一旦运行，PC与软件保护装置（2）就会建立安全认证通道，实现无规律多次随机认证功能。