軟件安全之CRC檢測(cè)

作者：蟻景科技 2023-04-27 10:13:54

CRC介紹

在玩某些游戲，例如fps類游戲時(shí)，你想要修改某些特定的數(shù)值實(shí)現(xiàn)一些功能，這時(shí)你很有可能會(huì)被查封賬號(hào)甚至禁封機(jī)器碼。因?yàn)槟愀牧擞螒蛑械臄?shù)據(jù)，從而導(dǎo)致接收方收到”錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)“。為盡量提高接收方收到數(shù)據(jù)的正確率，在接收數(shù)據(jù)之前需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，這種檢測(cè)就是我們所說(shuō)的CRC檢測(cè)。

CRC也叫循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，它屬于密碼學(xué)一類算法，常用于數(shù)據(jù)校驗(yàn)，一般會(huì)用來(lái)檢測(cè)程序是否被脫殼或者被修改，以達(dá)到防破解的目的。CRC運(yùn)算實(shí)際上就是將數(shù)據(jù)k進(jìn)行模2運(yùn)算，得到余數(shù)n，然后將n拼接到k的后面生成k+n為循環(huán)冗余校驗(yàn)碼的字長(zhǎng)。接著發(fā)送k+n到接收方作為被除數(shù)進(jìn)行模2運(yùn)算，判斷余數(shù)是否為0，如果余數(shù)非0則CRC檢測(cè)出數(shù)據(jù)被修改了。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，就是把需要校驗(yàn)的數(shù)據(jù)與生成多項(xiàng)式進(jìn)行循環(huán)異或處理。

PS：

1.發(fā)送方和接受方會(huì)約定一個(gè)特定的除數(shù)，它是一個(gè)定值，我們也叫除數(shù)為生成多項(xiàng)式。

2.在計(jì)算余數(shù)時(shí)，被除數(shù)也就是數(shù)據(jù)k需要進(jìn)行補(bǔ)0，補(bǔ)0個(gè)數(shù)為生成多項(xiàng)式長(zhǎng)度-1個(gè)0。

3.余數(shù)長(zhǎng)度一定與補(bǔ)零的長(zhǎng)度一致

流程圖：

講了這么多不如來(lái)個(gè)例子好理解

例子1：這里數(shù)據(jù)為1110101，生成多項(xiàng)式為101，那么我們要傳給接收方的數(shù)據(jù)就為1110101（數(shù)據(jù)）+10（余數(shù)）=111010110

這個(gè)就是CRC的計(jì)算原理了.

CRC計(jì)算的兩種方式

1.直接計(jì)算法

這里我們通過(guò)例子來(lái)講解，例子2：

首先我們看到這里的生成項(xiàng)是1101，然后在計(jì)算中的除數(shù)（藍(lán)色字體標(biāo)記）大多是1101而有時(shí)是0000，當(dāng)除數(shù)為1101時(shí)被除數(shù)的首位都是1，而首位不為1時(shí)就是0000。那么我們不妨做個(gè)假設(shè)，既然被除數(shù)和除數(shù)的首位為1時(shí)會(huì)被消掉那么我們就不需要四位異或了，改成三位異或，三位異或的話被除數(shù)一次就取三個(gè)，而除數(shù)取后三個(gè)，當(dāng)被除數(shù)首位為1時(shí)就左移一位讓新的三位與除數(shù)（生成項(xiàng)）的后三位進(jìn)行異或；當(dāng)被除數(shù)移出位是0時(shí)就異或000，然后不斷重復(fù)此步驟直至結(jié)束。（這里是針對(duì)本例題的，當(dāng)你的生成項(xiàng)為n時(shí)，你就取n-1位異或）

那么就會(huì)有人問(wèn)到底需要重復(fù)幾次才算結(jié)束呢？

處理次數(shù)=待處理數(shù)據(jù)位數(shù)（被除數(shù)位數(shù)）=商的位數(shù)（本題次數(shù)為6次）

例如本題第一次被除數(shù)取100，左移一位得001然后與101異或得100。100左移一位得000然后與101異或得101。101左移一位得010然后與101異或得111。111左移一位得110然后與101異或得011。011左移一位得110然后與000異或得110（與000異或值是不變的）。110左移一位得100然后與101異或得001得到余數(shù)剛好6次。

2.驅(qū)動(dòng)表法

驅(qū)動(dòng)表法沒(méi)有直接計(jì)算法得直觀，但是效率卻比直接計(jì)算法要高那么如何實(shí)現(xiàn)呢？我們知道直接計(jì)算法是一步一步從上往下來(lái)異或得到得結(jié)果，在算得過(guò)程中會(huì)有異或許多生成項(xiàng)，而生成項(xiàng)又是不變的，那么是不是可以提前計(jì)算出與數(shù)據(jù)前幾位符合的生成項(xiàng)之和然后再異或呢？

那么我們就將0000 0000 ~ 1111 1111這個(gè)范圍的所有生成項(xiàng)計(jì)算出來(lái)存儲(chǔ)為表格，計(jì)算的時(shí)候取數(shù)據(jù)的首字節(jié)進(jìn)行索引找到表中對(duì)應(yīng)生成項(xiàng)異或的和與去掉首字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或就行了。

表的形成

終于過(guò)度到表了，這里我們來(lái)用算法實(shí)現(xiàn)表，讓你清楚明白它的原理，這里我們拿CRC32表的形成舉例首先得了解一下CRC32的生成項(xiàng)是什么

想要了解更多的CRC以及它的生成多項(xiàng)式可以去這里看：http://www.ip33.com/crc.html

#include <windows.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
DWORD crc;
for (DWORD i = 0; i < 256; i++)//256個(gè)元素
{
crc = i;
for (DWORD k = 0; k < 8; k++)//因?yàn)檫@里異或是從數(shù)據(jù)的高位開始，所以需要計(jì)算的數(shù)據(jù)左移8位，這里就需要計(jì)算8次
{
if (crc & 1)//判斷最高位是否為1
crc = (crc >> 1) ^ 0xEDB88320;//最高位為1，右移一位，然后與0xEDB88320異或   
else
crc = crc >> 1;//最高位為0時(shí)，不用異或，整體數(shù)據(jù)右移一位。相當(dāng)于例子2中110與000異或值是不變的
}
printf ("0x%08x, ", crc);
if (((i+1)%6) == NULL )
printf ("\n");
}
}

/*CRC32表
0x00000000, 0x77073096, 0xee0e612c, 0x990951ba, 0x076dc419, 0x706af48f,
0xe963a535, 0x9e6495a3, 0x0edb8832, 0x79dcb8a4, 0xe0d5e91e, 0x97d2d988,
0x09b64c2b, 0x7eb17cbd, 0xe7b82d07, 0x90bf1d91, 0x1db71064, 0x6ab020f2,
0xf3b97148, 0x84be41de, 0x1adad47d, 0x6ddde4eb, 0xf4d4b551, 0x83d385c7,
0x136c9856, 0x646ba8c0, 0xfd62f97a, 0x8a65c9ec, 0x14015c4f, 0x63066cd9,
0xfa0f3d63, 0x8d080df5, 0x3b6e20c8, 0x4c69105e, 0xd56041e4, 0xa2677172,
0x3c03e4d1, 0x4b04d447, 0xd20d85fd, 0xa50ab56b, 0x35b5a8fa, 0x42b2986c,
0xdbbbc9d6, 0xacbcf940, 0x32d86ce3, 0x45df5c75, 0xdcd60dcf, 0xabd13d59,
0x26d930ac, 0x51de003a, 0xc8d75180, 0xbfd06116, 0x21b4f4b5, 0x56b3c423,
0xcfba9599, 0xb8bda50f, 0x2802b89e, 0x5f058808, 0xc60cd9b2, 0xb10be924,
0x2f6f7c87, 0x58684c11, 0xc1611dab, 0xb6662d3d, 0x76dc4190, 0x01db7106,
0x98d220bc, 0xefd5102a, 0x71b18589, 0x06b6b51f, 0x9fbfe4a5, 0xe8b8d433,
0x7807c9a2, 0x0f00f934, 0x9609a88e, 0xe10e9818, 0x7f6a0dbb, 0x086d3d2d,
0x91646c97, 0xe6635c01, 0x6b6b51f4, 0x1c6c6162, 0x856530d8, 0xf262004e,
0x6c0695ed, 0x1b01a57b, 0x8208f4c1, 0xf50fc457, 0x65b0d9c6, 0x12b7e950,
0x8bbeb8ea, 0xfcb9887c, 0x62dd1ddf, 0x15da2d49, 0x8cd37cf3, 0xfbd44c65,
0x4db26158, 0x3ab551ce, 0xa3bc0074, 0xd4bb30e2, 0x4adfa541, 0x3dd895d7,
0xa4d1c46d, 0xd3d6f4fb, 0x4369e96a, 0x346ed9fc, 0xad678846, 0xda60b8d0,
0x44042d73, 0x33031de5, 0xaa0a4c5f, 0xdd0d7cc9, 0x5005713c, 0x270241aa,
0xbe0b1010, 0xc90c2086, 0x5768b525, 0x206f85b3, 0xb966d409, 0xce61e49f,
0x5edef90e, 0x29d9c998, 0xb0d09822, 0xc7d7a8b4, 0x59b33d17, 0x2eb40d81,
0xb7bd5c3b, 0xc0ba6cad, 0xedb88320, 0x9abfb3b6, 0x03b6e20c, 0x74b1d29a,
0xead54739, 0x9dd277af, 0x04db2615, 0x73dc1683, 0xe3630b12, 0x94643b84,
0x0d6d6a3e, 0x7a6a5aa8, 0xe40ecf0b, 0x9309ff9d, 0x0a00ae27, 0x7d079eb1,
0xf00f9344, 0x8708a3d2, 0x1e01f268, 0x6906c2fe, 0xf762575d, 0x806567cb,
0x196c3671, 0x6e6b06e7, 0xfed41b76, 0x89d32be0, 0x10da7a5a, 0x67dd4acc,
0xf9b9df6f, 0x8ebeeff9, 0x17b7be43, 0x60b08ed5, 0xd6d6a3e8, 0xa1d1937e,
0x38d8c2c4, 0x4fdff252, 0xd1bb67f1, 0xa6bc5767, 0x3fb506dd, 0x48b2364b,
0xd80d2bda, 0xaf0a1b4c, 0x36034af6, 0x41047a60, 0xdf60efc3, 0xa867df55,
0x316e8eef, 0x4669be79, 0xcb61b38c, 0xbc66831a, 0x256fd2a0, 0x5268e236,
0xcc0c7795, 0xbb0b4703, 0x220216b9, 0x5505262f, 0xc5ba3bbe, 0xb2bd0b28,
0x2bb45a92, 0x5cb36a04, 0xc2d7ffa7, 0xb5d0cf31, 0x2cd99e8b, 0x5bdeae1d,
0x9b64c2b0, 0xec63f226, 0x756aa39c, 0x026d930a, 0x9c0906a9, 0xeb0e363f,
0x72076785, 0x05005713, 0x95bf4a82, 0xe2b87a14, 0x7bb12bae, 0x0cb61b38,
0x92d28e9b, 0xe5d5be0d, 0x7cdcefb7, 0x0bdbdf21, 0x86d3d2d4, 0xf1d4e242,
0x68ddb3f8, 0x1fda836e, 0x81be16cd, 0xf6b9265b, 0x6fb077e1, 0x18b74777,
0x88085ae6, 0xff0f6a70, 0x66063bca, 0x11010b5c, 0x8f659eff, 0xf862ae69,
0x616bffd3, 0x166ccf45, 0xa00ae278, 0xd70dd2ee, 0x4e048354, 0x3903b3c2,
0xa7672661, 0xd06016f7, 0x4969474d, 0x3e6e77db, 0xaed16a4a, 0xd9d65adc,
0x40df0b66, 0x37d83bf0, 0xa9bcae53, 0xdebb9ec5, 0x47b2cf7f, 0x30b5ffe9,
0xbdbdf21c, 0xcabac28a, 0x53b39330, 0x24b4a3a6, 0xbad03605, 0xcdd70693,
0x54de5729, 0x23d967bf, 0xb3667a2e, 0xc4614ab8, 0x5d681b02, 0x2a6f2b94,
0xb40bbe37, 0xc30c8ea1, 0x5a05df1b, 0x2d02ef8d
*/

注意這里用紅色標(biāo)識(shí)的右移，這里如果按照直接計(jì)算法來(lái)說(shuō)不應(yīng)該是要左移嗎，為什么又右移了呢？

注意看這個(gè)表的倒數(shù)第二個(gè)，CRC32，它的輸入和輸出都是需要進(jìn)行反轉(zhuǎn)的，也就是相當(dāng)于逆向，我們就要將左移修改成右移

當(dāng)然還會(huì)有人問(wèn)它的多項(xiàng)式不應(yīng)該是0x04C11DB7嗎，怎么又變成了0xEDB88320了呢？

這是它是因?yàn)?xEDB88320是0x04C11DB7的反轉(zhuǎn)。這個(gè)表的生成很簡(jiǎn)單，一般是用的是0xEDB88320這個(gè)反轉(zhuǎn)多項(xiàng)式，假如用0x04C11DB7這個(gè)正常多項(xiàng)式則必須還要交換位，顯然會(huì)很麻煩。

做一個(gè)CRC的檢測(cè)程序

相信大家差不多能夠理解CRC實(shí)現(xiàn)的大概過(guò)程了，前面主要是對(duì)CRC大致了解，而我們真正需要深入了解的是CRC32。CRC32常用于游戲以及一些 ARJ、LHA等壓縮工具軟件，那么接下來(lái)我們來(lái)寫一個(gè)CRC32的檢測(cè)程序。

#include <windows.h>
#include <stdio.h>

DWORD crc32_table[256];

void CRC32_Table()
{ 
DWORD crc;
//DWORD crc32_table[256];
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
crc = i;
for (DWORD k = 0; k < 8; k++)
{
if (crc & 1)
crc = (crc >> 1) ^ 0xEDB88320; 
else
crc >>= 1;
}
crc32_table[i] = crc; //生成并存儲(chǔ)CRC32數(shù)據(jù)表
}
}

//根據(jù)CRC32表計(jì)算CRC校驗(yàn)碼
DWORD Check_CRC32(DWORD crc, PUCHAR Data, DWORD len)
{
crc = 0xFFFFFFFF; //將CRC初始化為-1
CRC32_Table();
for (DWORD i = 0; i < len; i++)
{
crc = (crc >> 8) ^ crc32_table[(crc ^ Data[i]) & 0xff];
}
return ~crc;//輸出的反轉(zhuǎn)
}

int main()
{
SetConsoleTitle("CRC32檢測(cè)器");
printf("開始檢測(cè)"); 
//初始內(nèi)存校驗(yàn)值
DWORD Original_CRC32 = Check_CRC32(0, (PUCHAR)0x400000, 0x112000);

while (1)
{
//CRC循環(huán)校驗(yàn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)
DWORD Cycle_CRC32 = Check_CRC32(0, (PUCHAR)0x400000, 0x112000);//這里第二個(gè)參數(shù)是基址，第三個(gè)個(gè)參數(shù)是一個(gè)校驗(yàn)的范圍，也就是程序主模塊鏡像大小。

if (Cycle_CRC32 != Original_CRC32)
{
MessageBoxA(NULL, "已檢測(cè)到您修改了代碼！", "警告", MB_YESNO);
}
//為了防止頻繁彈出信息框，這里使用的Sleep函數(shù)控制檢測(cè)的周期，每5s彈出一次
Sleep(5000);
}
getchar();
}

這里初始化是因?yàn)榇郎y(cè)數(shù)據(jù)的內(nèi)容和長(zhǎng)度是隨機(jī)的，如果寄存器初始值為 0，那么待測(cè)字節(jié)是1字節(jié)的0x00，與待測(cè)字節(jié)是 N 字節(jié)的 0x00，計(jì)算出來(lái)的CRC32值都是0，那 CRC 值就沒(méi)有意義了！所以寄存器用0xFFFFFFFF 進(jìn)行初始化，就可以避免這個(gè)問(wèn)題了。