知物由学 | 只要这几步，Unity游戏全方位保护升级

七彩极 · 发表于 2022-1-19 18:43

一、背景
“Unity目前已经全面覆盖到各个游戏平台，超50％的手机游戏、PC游戏和主机游戏基于Unity引擎制作而成，全球月活跃创作者多达150万，遍布190多个国家和地区。此外，2019年全球收入前一百的工作室中，有93％的开发者在使用Unity的产品。”
可以看到，Unity作为目前市场的第一大游戏引擎占有者，受到越来越多的游戏开发者和制作者的青睐，同时Unity游戏会被一些攻击者和“别有用心”的人盯着，不仅影响到了游戏市场与游戏玩家的公平，而且或缩短游戏自身的生命周期。
本文将重点围绕“反破解”讲述这些安全风险，以及网易易盾团队如何对unity游戏进行全方位的矩阵化保护升级。

二、代码篡改风险
从上图可以发现，面对unity的破解问题，游戏开发商可采取了一个全方位的矩阵化保护方案。方案中首当其冲的是对于代码的保护，其中包括脚本和引擎文件保护。
2.1 u3d-mono:
通过使用dnSpy.exe对Assembly-CSharp.dll进行反编译,如下图所示可以清晰看到其中的逻辑代码，以及通过修改IL指令就可以达到进一步的作弊效果。

对于上面这种dll文件被修改的情况，我们研发了对于dll文件保护的迭代，如下所示：

2.1.1 整体加密
大部分的加固厂商刚开始都是着手于对于DLL文件的整体加密，通过阅读mono的源码可知通过修改 mono_image_open_from_data_with_name函数能够对DLL脚本进行解密。或者在加固的时对于mono_image_open_from_data_with_name进行HOOK处理；且对于“4D 5A 90”这样的关键魔术字抹掉，防止攻击者在内存中搜索dump；
但是对于整体加密存在的问题比较容易分析，通过动态调试或者寻找内存中的特征点进行完整还原。故而对于这种情况，游戏厂商可以采取“函数加密”方法自保，详情如下：

2.1.2 函数加密
面对以上整体加密，细致的“函数加密”不可或缺：在函数运行前进行解密，而不是在内存中整体解密，这个时候边运行边解密，这时候通过hook mono_image_open_from_data_with_name拿到的dll是不完整的解密，method code还是加密的状态，这样大大加强了dll的加密难度，使用dnSpy.exe 和 Reflector.exe 进行反编译可以看到很多的方法是看不到的，这里不做展示。
2.1.3 结构自定义
面对上述的函数加密，部分攻击者通过内存定位hook函数，内存中去还原dll 的method code，这个时候我们研发了dll的自定义结构，通过对dll的文件结构进行自定义话，同时配合上面的整体加密和函数加密，最后的效果如下：

对于“结构自定义”的情况，攻击者需要去分析游戏的文件自定义结构，不仅是到内存中进行解密，而且得还原我们自己的结构形式。双重破解“门槛”，使攻击者的行动难度加深。
2.2 u3d-il2cpp:
随着MONO Vm在各个平台的难移植性、MONO版权的受限，以及性能等影响的受限，unity引入了il2cpp机制，加入静态语言特性把代码转化到native层，虽然在某种程度上提高了游戏的安全性，但是会把C#中的重要的方法类名等符号信息存储在一个叫global-metadata.dat 文件中，这个时候可以借助于Il2cppDumper，如下图所示对一个Demo可以解析到敏感的方法名与类名。对此，游戏保护依然可以通过分析il2cpp.so得到游戏的代码逻辑。

对于这个情况，我们研发了对global-metadata.dat 的加密方法的迭代：

2.2.1 global-metadata落地加密
第一代是研究了落地加密方式，如下所示为加密前后展示：

这个时候同时对libil2cpp.so文件进行加固，可以阻挡上面对于符号表的解析以及libil2cpp.so文件中重要的关键字段的解析，这里不再展示。
2.2.2 global-metadata内存加密
对于第一代的落地加密方式，很容易在运行的时候在本地找到解密的global-metadata.dat文件，这个时候研发了内存加密方法，只是会在内存中进行解密，同时抹掉关键的标识等，加大分析的难度。

对于上面两种方式的加密均不需要符号表，方便快捷，一键式加密。
2.2.3 global-metadata分块加密
同时，为了进一步的加强对于global-metadata文件的保护，我们又研发了分块加密，只有在函数运行的时候才会进行解密，这个时候在内存中拿到的文件永远是不完整的，进一步加强对于global-metadata文件的保护。这样dump出来再次使用会报错：

2.2.4 反global-metadata内存Dump
在上面静态加密保护的基础上，面对一些通过使用在内存中反射获取关键信息的攻击方式，团队研究了防动态dump的方法，这样静动态的结合极大的加强了对于global-metadata.dat文件的保护。
2.3 u3d-lua:
Unity自从接入il2cpp以后，通过使用xlua和tolua等进行热更，这个时候热更的lua、luac、luajit成为了攻击者的分析目标。我们提供对于的lua文件的加密保护以及对应的热更引擎的保护，防止攻击者去分析热更中lua的代码逻辑。
2.4 引擎加固：
通过对Assembly-CSharp.dll转为il2cpp.so结合global-metadata.dat文件使用IDA分析，可见清晰的逻辑如下：

对于unity引擎中的libil2cpp.so以及自定义的libmono.so文件，通过独家研发的引擎文件进行加固保护，同时对于热更的lua引擎以及unity引擎进行加固保护，团队制定了多种的引擎加固方案，“轻量级”与“高强度”并行的加固方案。
三、资源破解分析
3.1AB资源
ab资源作为unity引擎中的核心资源，将所有的资源形式打包成了UnityFS的格式，通过AssetStudio可以对ab资源进行提取，如下图所示，部分资源的暴露可能带来资源被窃取、被修改，以及游戏内存在剧透的风险。为了防止对于资源的分析以及拷贝，游戏开发商可采取 “ab资源加密”的保护措施。
强度上为边运行边解密，同时由于ab资源在一个APP中所占的体积比较大，尽可能小的降低ab的压缩率，同时为了考虑到APP运行的性能问题，只会将部分重要的结构信息进行加密，这个时候可以防止

通过对于ab资源的加密处理，AssetStudio没办法对于ab资源进行解析处理，如下图所示：

3.2静态资源
在某些特殊情况下，部分unity的包会以静态资源而不是ab资源的形式存在安装包中，为了保护自己的美术资源，易盾团队研发了针对静态资源的保护，在同样的强度上边运行边解密，同时由于ab资源在一个APP中所占的体积较大，尽可能小的降低ab的压缩率，且考虑到APP运行的性能问题，只会加密部分重要的结构信息，这样就达到了对应的要求。对于效果同上的ab资源处理，这里不做具体的效果展示。
四、最后
针对dll文件、global-metadata文件、lua文件、资源文件，以及引擎文件的保护，是Unity游戏安全运行的必经之路。游戏开发商必须在保障兼容性的前提下，根据强度与性能的不同要求进行自动化加固，真正做到游戏安全的全方位升级。

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