Слайд 2
Темы
Структура class файла.
Средства работы с class файлами.
Байт-код
java.
Стеганография и цифровые водяные знаки.
Способы скрытого вложения информации
class файлы.
Слайд 3
Class файл
Содержит байт-код, который выполняется на виртуальной машине.
Содержит
информацию о классе.
Генерируется компилятором из исходного кода (.java)
Jar файл
– представляет собой zip архив class файлов.
Слайд 4
Структура class файла
class файл состоит из 1,2,4 байтовых
значений.
Введем обозначения:
u1 – byte ( 1 байт )
u2
– long ( 2 байта)
u4 – int ( 4 байта)
Слайд 6
Структура class файла
u4 magic
Идентификатор формата файла класса.
Позволяет идентифицировать
.class файл.
Всегда принимает значение: 0xCAFEBABE.
Слайд 7
Структура class файла
u2 minor_version
u2 major_version
Вспомогательная и основная версии
class файла.
Слайд 8
Структура class файла
u2 constant_pool_count
Размер массива констант.
Слайд 9
Структура class файла
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]
Пул констант представлен в
виде массива структур в которых содержится:
строковые константы, имена
классов, интерфейсов и полей …
Слайд 10
Формат каждого элемента пула констант определяется первым байтом
(tag).
Слайд 12
Структура class файла
u2 access_flags
Значение элемента является маской флагов,
используемых таким образом, чтобы обозначить права доступа и свойства
этого класса.
Слайд 14
Структура class файла
u2 this_class
u2 super_class
Ссылки на константу
с названием класса и его суперкласса.
Слайд 15
Структура class файла
u2 interfaces_count
Размер массива интерфейсов.
Слайд 16
Структура class файла
u2 interfaces[interfaces_count]
Массив интерфейсов. Каждый элемент
массива является индексом таблицы пула констант, где указывается имя
интерфейса.
Слайд 17
Структура class файла
u2 fields_count
Размер массива полей.
Слайд 18
Структура class файла
field_info fields[fields_count]
Массив полей.
Слайд 19
Структура class файла
u2 methods_count
Размер массива методов.
Слайд 20
Структура class файла
method_info methods[methods_count]
Массив методов.
Слайд 23
Структура class файла
u2 attributes_count
Размер массива атрибутов.
Слайд 24
Структура class файла
attribute_info attributes[attributes_count]
Массив атрибутов.
Слайд 26
Средства работы с class-файлами
JBE - Java Bytecode Editor
– программа, позволяющая просматривать и редактировать class файлы.
javap –
декомпилятор class файлов.
Слайд 27
Исходный код
Файл Main.java
public class
Main
{
public static void main (String []
args )
{
int a = 4;
int b = 5;
int c = a+b;
}
}
> javac Main.java
Слайд 38
Исходный код
Файл Main.java
public class
Main
{
public static void main (String []
args )
{
int a = 4;
int b = 5;
int c = a+b;
}
}
> javac Main.java
Слайд 39
Просмотр байт-кода
> javap -c Main.class
Слайд 40
Байт-код Java
Байт-код Java — набор инструкций, исполняемых виртуальной
машиной Java. Каждый код операции байт-кода имеет размер один
байт.
Слайд 41
Виды инструкций
загрузка и сохранение;
арифметические и логические операции;
преобразование типов;
создание
и преобразование объекта;
управление стеком;
операторы перехода;
вызовы методов и возврат;
Слайд 43
Инструкции загрузки
Загрузка типа int из локальной переменной:
iload_0 =
26 (0x1a)
iload_1 = 27 (0x1b)
iload_2 = 28 (0x1c)
iload_3 =
29 (0x1d)
Не имеют аргументов.
Слайд 44
Инструкции загрузки
Загрузка типа int из локальной переменной:
iload =
21 (0x15)
Имеет один аргумент.
Слайд 45
Инструкции загрузки
Загрузка из локальной переменной
iload — для типа
int
lload — для типа long
fload — для типа
float
dload — для типа double
Слайд 46
Инструкции сохранения
Сохранение локальной переменно типа int:
istore_0 = 59
(0x3b)
istore_1 = 60 (0x3c)
istore_2 = 61 (0x3d)
istore_3 = 62
(0x3e)
Не имеют аргументов
Слайд 47
Инструкции сохранения
Сохранение локальной переменной типа int:
istore = 54
(0x36)
Имеет один аргумент
Слайд 48
Инструкции загрузки
Сохранение в локальной переменной
istore — для типа
int
lstore — для типа long
fstore — для типа
float
dstore — для типа double
Слайд 49
Математические операции
iadd = 96 (0x60) – сложение типа
int
ladd = 97 (0x61) – сложение типа long
fadd =
98 (0x62) – сложение типа float
dadd = 99 (0x63) – сложение типа double
imul = 104 (0x68) – умножение типа int
Слайд 52
Java Virtual Machine
Виртуальная машина java реализована в виде
стековой машины.
Команды делятся на два вида: аргументы и операции.
Аргументы
расположены перед операциями.
Аргументы - добавляют элементы в стек.
Операции – извлекают элементы из стека.
Слайд 60
СТЕГАНОГРАФИЯ (В широком смысле).
Англоязычный термин"Скрытие информации" (Information hiding
(IH)).
Определение. IH - это семейство методов, при помощи которых
некоторое дополнительное сведение погружается в основное
(покрывающее сообщение (ПС)) при сохранении хорошего качества ПС.
Две основные части IH:
1. Собственно стеганография (стеганография).
2. Цифровые "водяные знаки" (ЦВЗ).
Задачи стеганографии:
Погрузить дополнительное сообщение в ПС так, чтобы сам факт его присутствия в нем нельзя было бы обнаружить нелегитимным пользователям.
Задача ЦВЗ:
Погрузить дополнительные сведения (обычно идентификационный код автора) в ПС так, чтобы его нельзя было бы удалить, не ухудшив существенно качество ПС.
(Факт такого вложения может и обнаруживаться нелегитимными пользователями.)
Слайд 61
Типичные ПС
- неподвижное изображение
- подвижное изображение (видео)
- аудио
файлы
- речь
- печатный смысловой текст
- интернет - протоколы
- программы
для компьютеров(исполняемые файлы).
Слайд 62
Вложение в class файл
Применяется для защиты авторских прав.
Не
должно нарушать работу программы.
Не должно быть обнаружимо.
Слайд 63
Методы вложения в исполняемый class файл
Модификация class файла
Перестановка
элементов массивов:
Интерфейсов
Полей
Методов
Атрибутов
Модификация байт-кода
Вставка операций
Замена конструкций на эквивалентные
Перестановка
операций
Слайд 64
Количество бит, которые можно вложить за счет перестановки
массивов.
Имеется массив из N элементов.
Количество комбинаций равно N!
Число бит которые можно будет вложить равно
Слайд 65
Файл Main.java
public class Main
{
Integer integer = 4;
String string
= "123";
int number = 5;
public static void main (String
[] args )
{
}
}
> javac Main.java
Слайд 68
Перестановка элементов массивов полей
Количество бит, которые мы можем
вложить равно
Для массива интерфейсов и атрибутов все аналогично.
Слайд 69
Перестановка элементов массивов методов
Файл Main.java
public class Main
{
public static void main (String [] args )
{
}
void getX()
{}
void getY()
{}
void setZ()
{}
}
> javac Main.java
Слайд 70
Перестановка элементов массивов методов
Слайд 71
Перестановка элементов массивов методов
Слайд 72
Перестановка элементов массивов методов
Файл Main.java
public class test
{
test()
{
}
void getX()
{}
void getY()
{}
void setZ()
{}
}
> javac test.java
Слайд 73
Перестановка элементов массивов методов
Слайд 74
Перестановка элементов массивов методов
Слайд 75
Перестановка элементов массивов методов
Количество бит которые можно вложить
за счет перестановки массивов методов равно:
Если класс содержит функцию
main, то k = 2 , если нет то k = 1.
Слайд 76
Количество бит которые можно вложить за счет перестановки
массивов в class файле равно:
Если класс содержит функцию main,
то k = 2 , если нет то k = 1.
Слайд 77
Перестановка элементов массивов методов
Не меняют размер исполняемого файла.
Объем
вложения ограничен.
Не обнаруживается
Слайд 78
Модификация байт-кода
Вставка операций
Замена конструкций на эквивалентные
Перестановка операций
Слайд 79
Вставка операций
Размер вложенной информации 4*3 = 12 байт
Слайд 80
Вставка операций
Увеличивает размер исполняемого файла.
Объем вложения неограничен.
Обнаруживается с
помощью статистического анализа.
Слайд 81
Замена конструкций на эквивалентные
Замена математических операций на
эквивалентные
Замена ветвлений кода в условиях
Слайд 82
Замена математических операций на эквивалентные
a+b ⬄
a-(-b)
a-b ⬄ a+(-b)
a*b ⬄ (-a)*(-b)
a*(-b) ⬄ (-a)*(b)
Слайд 83
Замена математических операций на эквивалентные
Слайд 84
Замена математических операций на эквивалентные
Слайд 85
Замена математических операций на эквивалентные
Слайд 86
Замена математических операций на эквивалентные
Слайд 87
Замена математических операций на эквивалентные
Могут увеличить объём исполняемого
файла но не значительно.
Объем вложения ограничен.
Обнаружение зависит от вложенного
объёма информации.
Слайд 88
Замена ветвлений кода в условиях
Слайд 89
Замена ветвлений кода в условиях
Слайд 90
Замена ветвлений кода в условиях
Не меняют размер исполняемого
файла.
Объем вложения ограничен.
Обнаружение зависит от вложенного объёма информации.
Слайд 91
Перестановка операций
Перестановка элементов, участвующих в операциях.
Изменение порядка присваивания
переменных.
Слайд 92
Перестановка элементов, участвующих в операциях
a+b ⬄ b+a
a+b+c ⬄
a+c+b
a*b ⬄ b*a
a*b*c ⬄ a*c*b
Математические операции: сложение, умножение.
Логические операции:
AND, OR, XOR
Слайд 93
Количество, вкладываемых бит равно
При условии что все элементы
разные.
Слайд 94
Перестановка элементов, участвующих в операциях
Слайд 97
Перестановка элементов, участвующих в операциях.
Не меняют размер исполняемого
файла.
Объем вложения ограничен.
Обнаружение зависит от вложенного объёма информации.
Слайд 98
Изменение порядка присваивания переменных.
Перестановка не должна менять результат
вычисления
Слайд 99
Изменение порядка присваивания переменных.
Не меняют размер исполняемого файла.
Объем
вложения ограничен.
Обнаружение зависит от вложенного объёма информации.