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矛与盾的较量(2)——CRC原理篇

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(特别感谢汇编高手 dREAMtHEATER 对我的代码作出了相当好的优化!请参观他的主页

上一节我们介绍了花指令,不过花指令毕竟是一种很简单的东西,基本上入了门的Cracker都可以对付得了。所以,我们很有必要给自己的软件加上更好的保护。CRC校验就是其中的一种不错的方法。

CRC 是什么东西呢?其实我们大家都不应该会对它陌生,回忆一下?你用过RAR和ZIP等压缩软件吗?它们是不是常常会给你一个恼人的“CRC校验错误”信息 呢?我想你应该明白了吧,CRC就是块数据的计算值,它的全称是“Cyclic Redundancy Check”,中文名是“循环冗余码”,“CRC校验”就是“循环冗余校验”。(哇,真拗口,希望大家不要当我是唐僧,呵呵。^_^)

CRC 有什么用呢?它的应用范围很广泛,最常见的就是在网络传输中进行信息的校对。其实我们大可以把它应用到软件保护中去,因为它的计算是非常非常非常严格的。 严格到什么程度呢?你的程序只要被改动了一个字节(甚至只是大小写的改动),它的值就会跟原来的不同。Hoho,是不是很厉害呢?所以只要给你的“原”程 序计算好CRC值,储存在某个地方,然后在程序中随机地再对文件进行CRC校验,接着跟第一次生成并保存好的CRC值进行比较,如果相等的话就说明你的程 序没有被修改/破解过,如果不等的话,那么很可能你的程序遭到了病毒的感染,或者被Cracker用16进制工具暴力破解过了。

废话说完了,我们先来看看CRC的原理。
(由于CRC实现起来有一定的难度,所以具体怎样用它来保护文件,留待下一节再讲。)

首先看两个式子:
式一:9 / 3 = 3          (余数 = 0)
式二:(9 + 2 ) / 3 = 3   (余数 = 2)

在小学里我们就知道,除法运算就是将被减数重复地减去除数X次,然后留下余数。
所以上面的两个式子可以用二进制计算为:(什么?你不会二进制计算?我倒~~~)

式一:
1001        --> 9
0011    -   --> 3
---------
0110        --> 6
0011    -   --> 3
---------
0011        --> 3
0011    -   --> 3
---------
0000        --> 0,余数
一共减了3次,所以商是3,而最后一次减出来的结果是0,所以余数为0

式二:
1011        --> 11
0011    -   --> 3
---------
1000        --> 8
0011    -   --> 3
---------
0101        --> 5
0011    -   --> 3
---------
0010        --> 2,余数
一共减了3次,所以商是3,而最后一次减出来的结果是2,所以余数为2

看明白了吧?很好,let’s go on!

二进制减法运算的规则是,如果遇到0-1的情况,那么要从高位借1,就变成了(10+0)-1=1
CRC运算有什么不同呢?让我们看下面的例子:

这次用式子30 / 9,不过请读者注意最后的余数:

11110        --> 30
1001    -    --> 9
---------
 1100        --> 12    (很奇怪吧?为什么不是21呢?)
 1001   -    --> 9
 --------
  101        --> 5,余数 --> the CRC!

这个式子的计算过程是不是很奇怪呢?它不是直接减的,而是用XOR的方式来运算(程序员应该都很熟悉XOR吧),最后得到一个余数。

对啦,这个就是CRC的运算方法,明白了吗?CRC的本质是进行XOR运算,运算的过程我们不用管它,因为运算过程对最后的结果没有意义;我们真正感兴趣的只是最终得到的余数,这个余数就是CRC值。

进行一个CRC运算我们需要选择一个除数,这个除数我们叫它为“poly”,宽度W就是最高位的位置,所以我刚才举的例子中的除数9,这个poly 1001的W是3,而不是4,注意最高位总是1。(别问为什么,这个是规定)

如果我们想计算一个位串的CRC码,我们想确定每一个位都被处理过,因此,我们要在目标位串后面加上W个0位。现在让我们根据CRC的规范来改写一下上面的例子:

Poly                    =    1001,宽度W = 3
位串Bitstring           =    11110
Bitstring + W zeroes    =    11110 + 000 = 11110000

11110000
1001||||    -
-------------
 1100|||
 1001|||    -
 ------------
  1010||
  1001||    -
  -----------
   0110|
   0000|    -
   ----------
    1100
    1001    -
    ---------
     101        --> 5,余数 --> the CRC!

还有两点重要声明如下:
1、只有当Bitstring的最高位为1,我们才将它与poly进行XOR运算,否则我们只是将Bitstring左移一位。
2、XOR运算的结果就是被操作位串Bitstring与poly的低W位进行XOR运算,因为最高位总为0。

呵呵,是不是有点头晕脑胀的感觉了?看不懂的话,再从头看一遍,其实是很好理解的。(就是一个XOR运算嘛!)


好啦,原理介绍到这里,下面我讲讲具体怎么编程。

由于速度的关系,CRC的实现主要是通过查表法,对于CRC-16和CRC-32,各自有一个现成的表,大家可以直接引入到程序中使用。(由于这两个表太长,在这里不列出来了,请读者自行在网络上查找,很容易找到的。)

如果我们没有这个表怎么办呢?或者你跟我一样,懒得自己输入?不用急,我们可以“自己动手,丰衣足食”。
你可能会说,自己编程来生成这个表,会不会太慢了?其实大可不必担心,因为我们是在汇编代码的级别进行运算的,而这个表只有区区256个双字,根本影响不了速度。

这个表的C语言描述如下:

for (i = 0; i < 256; i++)
{
    crc = i;
    for (j = 0; j < 8; j++)
    {
        if (crc & 1)
            crc = (crc >> 1) ^ 0xEDB88320;
        else
            crc >>= 1;
    }
    crc32tbl[i] = crc;
}

生成表之后,就可以进行运算了。
我们的算法如下:
1、将寄存器向右边移动一个字节。
2、将刚移出的那个字节与我们的字符串中的新字节进行XOR运算,得出一个指向值表table[0..255]的索引。
3、将索引所指的表值与寄存器做XOR运算。
4、如果数据没有全部处理完,则跳到步骤1。

这个算法的C语言描述如下:

    temp = (oldcrc ^ abyte) & 0x000000FF;
    crc  = (( oldcrc >> 8) & 0x00FFFFFF) ^ crc32tbl[temp];
    return crc;

好啦,所有的东东都说完啦,最后献上一个完整的Win32Asm例子,请读者仔细研究吧!
(汇编方面的CRC-32资料极少啊,我个人认为下面给出的是很宝贵的资料。)


;****************************************************
;程序名称:演示CRC32原理
;作者:罗聪
;日期:2002-8-24
;出处:http://laoluoc.yeah.net(老罗的缤纷天地)
;注意事项:如欲转载,请保持本程序的完整,并注明:转载自“老罗的缤纷天地”(http://laoluoc.yeah.net)
;
;特别感谢Win32ASM高手—— dREAMtHEATER 为我的代码作了相当好的优化!
;请各位前去 http://NoteXPad.yeah.net 下载他的小巧的“cool 记事本”—— NoteXPad 来试用!(100% Win32ASM 编写)
;
;****************************************************

.386
.model flat, stdcall
option casemap:none

include windows.inc
include kernel32.inc
include user32.inc
includelib kernel32.lib
includelib user32.lib

WndProc            proto :DWORD, :DWORD, :DWORD, :DWORD
init_crc32table    proto
arraycrc32         proto

.const
IDC_BUTTON_OPEN        equ    3000
IDC_EDIT_INPUT         equ    3001

.data
szDlgName         db    "lc_dialog", 0
szTitle           db    "CRC demo by LC", 0
szTemplate        db    "字符串 ""%s"" 的 CRC32 值是:%X", 0
crc32tbl          dd    256 dup(0)    ;CRC-32 table
szBuffer          db    255 dup(0)

.data?
szText            db    300 dup(?)

.code
main:
    invoke GetModuleHandle, NULL
    invoke DialogBoxParam, eax, offset szDlgName, 0, WndProc, 0
    invoke ExitProcess, eax

WndProc proc uses ebx hWnd:HWND, uMsg:UINT, wParam:WPARAM, lParam:LPARAM

    .if uMsg == WM_CLOSE
        invoke EndDialog, hWnd, 0
        
    .elseif uMsg == WM_COMMAND
        mov eax,wParam
        mov edx,eax
        shr edx,16
        movzx eax, ax
        .if edx == BN_CLICKED
            .IF eax == IDCANCEL
                invoke EndDialog, hWnd, NULL
            .ELSEIF eax == IDC_BUTTON_OPEN || eax == IDOK        
                ;******************************************
                ;关键代码开始:(当当当当……)
                ;******************************************
                ;取得用户输入的字符串:
                invoke GetDlgItemText, hWnd, IDC_EDIT_INPUT, addr szBuffer, 255

                ;初始化crc32table:
                invoke init_crc32table

                ;下面赋值给寄存器ebx,以便进行crc32转换:
                ;EBX是待转换的字符串的首地址:
                lea ebx, szBuffer

                ;进行crc32转换:
                invoke arraycrc32

                ;格式化输出:
                invoke wsprintf, addr szText, addr szTemplate, addr szBuffer, eax

                ;好啦,让我们显示结果:
                invoke MessageBox, hWnd, addr szText, addr szTitle, MB_OK
            .ENDIF
        .endif
    .ELSE
        mov eax,FALSE
        ret
    .ENDIF
    mov eax,TRUE
    ret
WndProc endp

;**********************************************************
;函数功能:生成CRC-32表
;**********************************************************
init_crc32table    proc

        ;如果用C语言来表示,应该如下:
        ;
        ;    for (i = 0; i < 256; i++)
        ;    {
        ;        crc = i;
        ;        for (j = 0; j < 8; j++)
        ;        {
        ;            if (crc & 1)
        ;                crc = (crc >> 1) ^ 0xEDB88320;
        ;            else
        ;                crc >>= 1;
        ;        }
        ;        crc32tbl[i] = crc;
        ;    }
        ;
        ;呵呵,让我们把上面的语句改成assembly的:

        mov     ecx, 256        ; repeat for every DWORD in table
        mov     edx, 0EDB88320h
$BigLoop:
        lea     eax, [ecx-1]
        push    ecx
        mov     ecx, 8
$SmallLoop:
        shr     eax, 1
        jnc     @F
        xor     eax, edx
@@:
        dec     ecx
        jne     $SmallLoop
        pop     ecx
        mov     [crc32tbl+ecx*4-4], eax
        dec     ecx
        jne     $BigLoop

        ret
init_crc32table      endp


;**************************************************************
;函数功能:计算CRC-32
;**************************************************************
arraycrc32    proc

        ;计算 CRC-32 ,我采用的是把整个字符串当作一个数组,然后把这个数组的首地址赋值给 EBX,把数组的长度赋值给 ECX,然后循环计算,返回值(计算出来的 CRC-32 值)储存在 EAX 中:
        ;
        ; 参数:
        ;       EBX = address of first byte
        ; 返回值:
        ;       EAX = CRC-32 of the entire array
        ;       EBX = ?
        ;       ECX = 0
        ;       EDX = ?

        mov     eax, -1 ; 先初始化eax
        or      ebx, ebx
        jz      $Done   ; 避免出现空指针
@@:
        mov     dl, [ebx]
        or      dl, dl
        je      $Done    ;判断是否对字符串扫描完毕
        
        ;这里我用查表法来计算 CRC-32 ,因此非常快速:
        ;因为这是assembly代码,所以不需要给这个过程传递参数,只需要把oldcrc赋值给EAX,以及把byte赋值给DL:
        ;
        ; 在C语言中的形式:
        ;
        ;   temp = (oldcrc ^ abyte) & 0x000000FF;
        ;   crc  = (( oldcrc >> 8) & 0x00FFFFFF) ^ crc32tbl[temp];
        ;
        ; 参数:
        ;       EAX = old CRC-32
        ;        DL = a byte
        ; 返回值:
        ;       EAX = new CRC-32
        ;       EDX = ?
              
        xor     dl, al
        movzx   edx, dl
        shr     eax, 8
        xor     eax, [crc32tbl+edx*4]
        
        inc     ebx        
        jmp     @B

$Done:
        not     eax
        ret
arraycrc32      endp

end main
;********************    over    ********************
;by LC


下面是它的资源文件:


#include "resource.h"

#define IDC_BUTTON_OPEN    3000
#define IDC_EDIT_INPUT 3001
#define IDC_STATIC -1

LC_DIALOG DIALOGEX 10, 10, 195, 60
STYLE DS_SETFONT | DS_CENTER | WS_MINIMIZEBOX | WS_VISIBLE | WS_CAPTION |
    WS_SYSMENU
CAPTION "lc’s assembly framework"
FONT 9, "宋体", 0, 0, 0x0
BEGIN
    LTEXT           "请输入一个字符串(区分大小写):",IDC_STATIC,11,7,130,10
    EDITTEXT        IDC_EDIT_INPUT,11,20,173,12,ES_AUTOHSCROLL
    DEFPUSHBUTTON   "Ca&lc",IDC_BUTTON_OPEN,71,39,52,15
END


如果你能够完全理解本节的内容,那么请留意我的下一讲,我将具体介绍如何运用CRC-32对你的文件进行保护。(呵呵,好戏在后头……)
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    内容概要:本文详细介绍了三机并联的风光储混合系统在Matlab中的仿真方法及其关键技术。首先,针对光伏阵列模型,讨论了其核心二极管方程以及MPPT(最大功率点跟踪)算法的应用,强调了环境参数对输出特性的影响。接着,探讨了永磁同步风机的矢量控制,尤其是转速追踪和MPPT控制策略。对于混合储能系统,则深入讲解了超级电容和蓄电池的充放电策略,以及它们之间的协调机制。此外,还涉及了PQ控制的具体实现,包括双闭环结构的设计和锁相环的优化。最后,提供了仿真过程中常见的问题及解决方案,如求解器选择、参数敏感性和系统稳定性等。 适合人群:从事电力电子、新能源系统设计与仿真的工程师和技术人员,以及相关专业的研究生。 使用场景及目标:适用于希望深入了解风光储混合系统工作原理的研究人员,旨在帮助他们掌握Matlab仿真技巧,提高系统设计和优化的能力。 其他说明:文中不仅提供了详细的理论推导和代码示例,还分享了许多实践经验,有助于读者更好地理解和应用所学知识。

    亚洲电子商务发展案例研究

    本书由国际发展研究中心(IDRC)和东南亚研究院(ISEAS)联合出版,旨在探讨亚洲背景下电子商务的发展与实践。IDRC自1970年起,致力于通过科学技术解决发展中国家的社会、经济和环境问题。书中详细介绍了IDRC的ICT4D项目,以及如何通过项目如Acacia、泛亚网络和泛美项目,在非洲、亚洲和拉丁美洲推动信息通信技术(ICTs)的影响力。特别强调了IDRC在弥合数字鸿沟方面所作出的贡献,如美洲连通性研究所和非洲连通性项目。ISEAS作为东南亚区域研究中心,专注于研究该地区的发展趋势,其出版物广泛传播东南亚的研究成果。本书还收录了电子商务在亚洲不同国家的具体案例研究,包括小型工匠和开发组织的电子商务行动研究、通过互联网直接营销手工艺品、电子营销人员的创新方法以及越南电子商务发展的政策影响。

    2025工业5G终端设备发展报告.pdf

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    Java经典面试笔试题及答案

    内容概要:本文档《Java经典面试笔试题及答案.docx》涵盖了广泛的Java基础知识和技术要点,通过一系列面试题的形式,深入浅出地讲解了Java的核心概念。文档内容包括但不限于:变量的声明与定义、对象序列化、值传递与引用传递、接口与抽象类的区别、继承的意义、方法重载的优势、集合框架的结构、异常处理机制、线程同步、泛型的应用、多态的概念、输入输出流的使用、JVM的工作原理等。此外,还涉及了诸如线程、GUI事件处理、类与接口的设计原则等高级主题。文档不仅解释了各个知识点的基本概念,还提供了实际应用场景中的注意事项和最佳实践。 适合人群:具备一定Java编程基础的学习者或开发者,特别是准备参加Java相关岗位面试的求职者。 使用场景及目标:①帮助读者巩固Java基础知识,提升对Java核心技术的理解;②为面试做准备,提供常见面试题及其详细解答;③指导开发者在实际项目中应用Java的最佳实践,优化代码质量和性能。 其他说明:文档内容详实,涵盖了Java开发中的多个方面,从基础语法到高级特性均有涉及。建议读者在学习过程中结合实际编程练习,加深对各个知识点的理解和掌握。同时,对于复杂的概念和技术,可以通过查阅官方文档或参考书籍进一步学习。

    MATLAB深度学习代码生成实践:图像分类、车辆检测与车道线识别的C++部署

    内容概要:本文详细介绍了如何利用MATLAB将预训练的深度学习模型(如ResNet50、YOLOv2和LaneNet)转化为高效的C++代码,并部署到嵌入式系统中。首先,通过ResNet50展示了图像分类任务的代码生成流程,强调了输入图像的预处理和归一化步骤。接着,YOLOv2用于车辆检测,讨论了anchor box的可视化及其优化方法,特别是在Jetson Nano平台上实现了显著的速度提升。最后,LaneNet应用于车道线识别,探讨了实例分割和聚类算法的实现细节,以及如何通过OpenMP和CUDA进行性能优化。文中还提供了多个实用技巧,如选择合适的编译器版本、处理自定义层和支持动态输入等。 适合人群:具有一定MATLAB和深度学习基础的研发人员,尤其是关注嵌入式系统和高性能计算的应用开发者。 使用场景及目标:适用于希望将深度学习模型高效部署到嵌入式设备的研究人员和工程师。主要目标是提高模型推理速度、降低内存占用,并确保代码的可移植性和易维护性。 其他说明:文中不仅提供了详细的代码示例和技术细节,还分享了许多实践经验,帮助读者避免常见的陷阱。此外,还提到了一些高级优化技巧,如SIMD指令集应用和内存管理策略,进一步提升了生成代码的性能。

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