云平臺中軟件水印的應(yīng)用研究

摘要：為了能在云平臺上保護(hù)軟件版權(quán)，研究了軟件水印算法的類型，對靜態(tài)水印算法和動態(tài)水印算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。研究-常見的攻擊軟件水印的方式，提出了相應(yīng)的防御措施。分析了軟件水印算法的評價指標(biāo)，并闡述了如何選擇適用于云平臺的軟件水印算法。并在前面研究的基礎(chǔ)上提出了如何在云平臺中應(yīng)用軟件水印的方法和步驟。

關(guān)鍵詞：軟件版權(quán);軟件水印;云平臺

中圖分類號：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）20-0098-02

Research on the Application of Soft，vare Watermark in Cloud Platform

YAN Hui

（Guangdong Baiyun University， Guangzhou 510450，China ）

Abstract：ln order to protect software copyright on cloud platform， the types of software watermarking algorithms are studied. and theadvantages and disadvantages of static and dynamic watermarking algorithms are analyzed. This paper studies the common ways ofattacking software ，～'atermark， and puts fonvard the corresponding defense measures. This paper analyzes the evaluation index ofsoftware watermarking algorithm， and expounds how to select software watermarking algorithm suitahle for cloud platform. And onthe basis of the previous research. the method and steps of how to apply software watermark in cloud platform are proposed.Key words：software copyright; software watermark; cloud platform

1背景

軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，軟件由計(jì)算機(jī)程序和相關(guān)的文檔來組成。軟件是一種智力產(chǎn)品，記錄在相應(yīng)的介質(zhì)上，軟件很容易被復(fù)制，這種特點(diǎn)使得軟件侵權(quán)現(xiàn)象非常嚴(yán)重。軟件侵權(quán)會損害軟件企業(yè)的切身利益，對分銷商和服務(wù)商也會產(chǎn)生相應(yīng)的損害，甚至?xí)：Φ秸亩愂铡?/p>

對計(jì)算機(jī)軟件的侵權(quán)行為一般有兩種形式：一種是復(fù)制程序的基本要素或結(jié)構(gòu);另一種是按一定的規(guī)則、順序只復(fù)制軟件的部分代碼。這兩種行為都構(gòu)成了軟件的侵權(quán)。

目前主要從法律和技術(shù)兩個方面對軟件版權(quán)進(jìn)行保護(hù)。法律方面，制定相應(yīng)的法律法規(guī)，加強(qiáng)相關(guān)的法律監(jiān)管，如我國修訂了《中華人民共和國著作權(quán)法》、制定了《計(jì)算機(jī)軟件保護(hù)條例》來保護(hù)軟件版權(quán)。技術(shù)方面，一般通過加密、序列號等方式來防止軟件盜版、阻止非法軟件運(yùn)行。

軟件水印是近年來興起的一種軟件保護(hù)技術(shù)，可以用來標(biāo)識作者、開發(fā)時間、使用者等相關(guān)信息，攜帶有版權(quán)保護(hù)信息和身份認(rèn)證信息，可以鑒別出非法復(fù)制和盜用的軟件產(chǎn)品。目前對水印的研究多以理論研究為主，集中在研究軟件水印算法并比較算法的優(yōu)劣等方面，較少應(yīng)用于實(shí)踐。如果能研究出應(yīng)用型較強(qiáng)的軟件水印算法，通過在軟件中嵌入水印，在使用時提取出水印，即可鑒別該軟件的版權(quán)歸屬，防止軟件侵害行為的發(fā)生。

隨著云計(jì)算的發(fā)展，很多軟件轉(zhuǎn)移到云平臺上存儲和運(yùn)行，而云平臺上的安全威脅也會影響到軟件的版權(quán)保護(hù)。軟件水印技術(shù)作為信息安全領(lǐng)域的重要組成部分，研究如何在云平臺應(yīng)用軟件水印技術(shù)來保護(hù)軟件版權(quán)具有積極的意義。

2軟件水印算法

2.1軟件水印算法的類型

近年來，國內(nèi)外研究人員對軟件水印展開了廣泛的研究，包括軟件水印算法的研究、軟件水印在軟件版權(quán)保護(hù)、軟件安全運(yùn)行方面的研究。目前對軟件水印算法的研究結(jié)果包括各類軟件水印算法的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)，根據(jù)是否需要執(zhí)行程序，可將軟件水印算法分為靜態(tài)水印算法和動態(tài)水印兩大類。

靜態(tài)水印算法的主要思路是直接將水印信息隱藏在程序中，不需要運(yùn)行程序即可提取出水印信息。根據(jù)軟件水印嵌入到程序中的位置，又可以分為數(shù)據(jù)水印和代碼水印兩種。數(shù)據(jù)水印通常做法是將水印信息轉(zhuǎn)換為字符串之后嵌入到程序中的某個位置，插入的水印信息即可用來識別軟件的版權(quán)。數(shù)據(jù)水印算法比較容易實(shí)現(xiàn)，但是容易被攻擊者識別，被刪除之后就起不到版權(quán)保護(hù)的作用了。代碼水印通常是通過特定的程序結(jié)構(gòu)來嵌入軟件水印，例如在函數(shù)名中嵌入水印片段，通過特定的函數(shù)調(diào)用次序，來生成軟件水印。這種方法也比較容易被攻擊者識別，如果攻擊者改變了函數(shù)名或者改變了函數(shù)調(diào)用次序，那么軟件水印就會失效。綜合來說，靜態(tài)水印算法的實(shí)現(xiàn)比較簡單，也比較容易提取軟件水印，但是容易被攻擊者識別并破解，魯棒性不強(qiáng)。

動態(tài)水印算法將水印信息通過特定的算法結(jié)合密鑰嵌入在程序代碼中，需要運(yùn)行程序，在程序執(zhí)行的過程中動態(tài)地生水印，通過水印提取算法，才能將水印信息提取出來。動態(tài)水印算法常見的有基于動態(tài)圖的、基于改進(jìn)動態(tài)圖的、基于R-Tree的等等。動態(tài)圖軟件水印，將水印信息隱藏在某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，通過代碼的執(zhí)行來表示水印信息，需要對程序的行為或者狀態(tài)進(jìn)行分析來識別水印。動態(tài)路徑算法是利用程序執(zhí)行路徑來嵌入水印，通過程序的分支結(jié)構(gòu)來表示水印的片段。動態(tài)水印算法的實(shí)現(xiàn)相對復(fù)雜，抗攻擊性較強(qiáng)，但是通用性較差。

2.2對軟件水印的攻擊及防御措施

對軟件水印的攻擊類型主要有以下幾種：

1）刪除水?。汗粽甙l(fā)現(xiàn)軟件水印之后，在不影響軟件運(yùn)行的情況下將其刪除，則軟件版權(quán)失去保護(hù)，無法證明軟件的版權(quán);

2）添加水印：攻擊者將白己的水印信息嵌入軟件中，在軟件中存在兩種水印，從而混淆了軟件的版權(quán)信息;

3）水印扭曲：攻擊者通過在不影響軟件運(yùn)行的情況下，對程序進(jìn)行修改，從而使得軟件水印失效。

針對軟件水印的攻擊，目前常見的防御措施有代碼混淆技術(shù)和防篡改技術(shù)來對抗攻擊。

2.3軟件水印算法的評價指標(biāo)

用來評價軟件水印算法的指標(biāo)主要有隱蔽性、可靠性、性能等方面。在程序中嵌入的軟件水印應(yīng)該能夠被正確提取和識別，不容易被攻擊者發(fā)現(xiàn)并修改，并且算法不應(yīng)該太復(fù)雜，要求容易實(shí)現(xiàn)且時間復(fù)雜度不能太高，否則會降低軟件的性能。

2.4選擇適用于云平臺的軟件水印算法

現(xiàn)在，云平臺的發(fā)展很迅速，許多應(yīng)用程序都存儲、運(yùn)行在云平臺中。怎么保護(hù)云環(huán)境中的軟件、識別非法軟件及阻止非法軟件的運(yùn)行是目前亟待解決的問題。而Java技術(shù)在云計(jì)算中的應(yīng)用是比較廣泛的，常見的應(yīng)用于Java程序的軟件水印算法有基于字節(jié)碼的水印算法、基于函數(shù)調(diào)用的水印算法、基于虛方法的水印算法等。在選擇適用于Java程序的軟件水印算法時，除了要考慮軟件水印算法的可靠性、隱蔽性、性能等指標(biāo)之外，還需要考慮在云平臺上如何驗(yàn)證軟件版權(quán)及阻止非法軟件運(yùn)行。因此，構(gòu)建能夠?qū)浖∵M(jìn)行檢測的JVM組件也是一個重要的研究方向。

3在云平臺中應(yīng)用軟件水印

要在云平臺中應(yīng)用軟件水印，其實(shí)施過程主要包括嵌入軟件水印、提取軟件水印、驗(yàn)證軟件水印等過程，如圖1所示。

3.1嵌入水印信息

首先確定原始水印信息，可包括廠商名、作者名、版本號、日期等版權(quán)信息。然后通過加密算法將原始水印信息進(jìn)行加密，成為加密后的水印信息。再通過嵌入算法將加密后的水印信息嵌入到原始程序P中，得到嵌入水印后的程序P。嵌入水印的過程可使用以下公式來表示：embed（P，W，K）->P。其中，P代表原始程序，W代表水印信息，K代表密鑰。

3.2部署

將程序P部署在云平臺中，由相應(yīng)的JVM組件支持軟件水印的提取和識別。

3.3提取水印信息

云平臺上運(yùn)行程序P時，通過提取算法將嵌入在程序P中的加密水印信息進(jìn)行提取，然后通過解密算法對其進(jìn)行解密，得到解密后的水印信息。提取水印的過程可使用以下公式來表示：recognize（P，K）->P。其中，P表示嵌入水印后的程序，K表示密鑰，P表示提取水印后的程序。

3.4驗(yàn)證水印信息

在云平臺上，將解密后的水印信息與軟件的版權(quán)信息進(jìn)行對比，看信息是否一致。如果兩者信息一致，則該軟件的版權(quán)明確;如果兩者信息不一致，則該軟件的版權(quán)不明確，可在云平臺中暫停該軟件的使用，達(dá)到保護(hù)軟件版權(quán)的目的。

4結(jié)束語

本文研究在云平臺中軟件水印的關(guān)鍵技術(shù)，包括軟件水印算法的研究、如何在軟件中嵌入水印、在云平臺中提取軟件水印并驗(yàn)證等這幾個方面的內(nèi)容。通過軟件水印的應(yīng)用，對于保護(hù)軟件版權(quán)、促進(jìn)軟件行業(yè)的健康發(fā)展、保護(hù)國家經(jīng)濟(jì)利益等方面具有具有一定的應(yīng)用價值及社會意義。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

收稿日期：2020-05-08

基金項(xiàng)目：2019年度廣東白云學(xué)院校級科研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2019BYKYK02）

作者簡介：顏慧（1979-），女，廣西橫縣人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)檐浖こ獭?/p>