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本文作者为易盾实验室工程师。
随着移动互联网的高速发展，移动游戏市场也得到了快速发展，与之对应的移动游戏外挂和破解市场也是风生水起，外挂和破解的发展对游戏的玩家体验，以及厂商收益产生了极大的消极影响。为维护游戏运营安全，保障玩家公平的游戏环境，对游戏的保护必不可少。
移动游戏最重要的是部分是资源和逻辑，而游戏引擎则是处理资源和逻辑的关键所在。恶意玩家可以通过游戏引擎获取解密后的游戏脚本或游戏资源，然后修改脚本或资源到达破解的目的；也能通过修改引擎的逻辑达到破解的目的；还可以通过引擎插入自己的脚本或资源实现外挂功能。
因此游戏引擎的保护是迫切的，在 Android 游戏中游戏引擎是 SO 文件，如何保护 SO 文件成了游戏需要面临的问题。游戏，再怎么考虑安全，也必须要考虑到游戏体验，顺畅的游戏体验对玩家至关重要，一切安全解决方案必须在不影响游戏性能和玩家体验的基础上进行。
目前 SO 文件保护方案大概可以分为有源保护和无源保护，有源保护分为自解密、混淆、源码 VMP 等，无源保护分为加壳、VMP 保护。
有源保护中的自解密保护的原理是：先加密需要加密的函数或者段，然后再加载 SO 文件，解密先前加密的函数和段。由于运行后需要解密相关的逻辑，因此破解者只需要在 SO 文件运行后，DUMP 内存，即可获取解密后的逻辑，破解门槛低，因此自解密的保护方式存在安全强度低、维护成本高的缺点。
市面上常用 SO 源码保护是基于 LLVM 的混淆，通过指令替换、控制流扁平化和虚假控制流等角度去混淆源码。如下源码为测试源码，试试一个简单的校验函数，测试程序是 ARMV7A 架构下的编译。
下面是混淆前的控制流程图展示：
对上面的源码进行一些混淆，在增加了虚假控制流、指令替换和控制流平坦化的处理后，控制流的复杂度增加。如下图所示，增加了控制流程图复杂度，加大了逆向分析的难度。基于 LLVM 的源码混淆比较灵活，可以根据不同的安全需求配置不同的安全策略，混淆程度越高，则性能影响越大，文件膨胀越多。在对游戏影响很小的前提下，混淆能做的比较有限，导致安全强度不够，混淆存在安全强度和性能不可兼得的问题，不好找到平衡点。
由于源码混淆的方案在安全强度方面不够，因而出现源码 VMP 的解决方案。
相对基于 LLVM 的混淆，VMP 安全强度更高，并且对 SO 文件的体积影响也较小，加固后的 SO 主要分为虚拟数据 VMData 和解释器 handler，如下图所示为例子的 VMData 数据。
解释器 handler 的控制流
采用 VMP 保护对原函数执行的性能有比较大的影响，对所有方法 VMP 是无法满足游戏方对性能的要求。VMP 的在不了解 VMData 和 handler 的对应关系的情况下，安全强度非常高，若相关的对应关系被破解者掌握，则也可以被还原，不过 handler 的复杂性一般比较高，并且对应关系可以做到随机处理，因此安全强度是完全满足游戏方的要求。
上面说的基于源码的保护都存在一个相同的问题是接入成本高，需要处理源码就需要有本地工具，特别有些游戏引擎非开源，那基于源码的保护则无法接入。
无源码保护的加壳，市面上对应的加壳的方式有很多，安全强度差异也较大，不过核心是自定义 linker。在壳 SO 文件被执行后需要先解密、还原被保护的 SO 文件，然后使用自定义 linker 加载被保护的 SO，最后将执行权还给被保护的 SO。加固的静态保护强度很高，原 SO 的蛛丝马迹完全抹去，但是动态执行后会还原部分内容，开发者也可以配合反调试、反 Dump 等技术使用，弥补 SO 加固在内存安全强度上的弱点。虽然加固存在着比较明显的弱点，然而加固也存在极大的优势，加固是对游戏性能影响最小，在游戏运行中不会增加任何开支，并且接入成本低，不需要有任何接入的成本。
无源码 VMP 与基于源码的 VMP 原理上是相通的，加固处理后最关键的部分依然是虚拟数据 VMData 和指令解释执行器 handler。VMP 处理时需要将原指令处理成 VMData 虚拟数据，并且插入解释器 handler，如下图所示为无源 VMP 的 handler。
VMP 处理的安全强度高，逆向分析成本高，当然同样存在性能的问题。
根据上面对目前 SO 文件保护方案的说明，可以发现 SO 加壳是性能影响最小，VMP 是安全强度最高，无源码方案是接入成本最低的方案。采用 SO 加固 + 无源码 VMP 结合的方式即可满足游戏对性能影响最小化的需求，最大程度的减少安全措施对游戏性能的影响，同时满足对游戏引擎的保护需求，在游戏引擎关键地方采用 VMP 防止破解者逆向分析，保障了游戏的安全。
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