Как защитить данные игры на Unity в оперативной памяти?

Привет! Не секрет, что существует множество программ для взлома игр и приложений. Способов взлома тоже много. Например, декомпиляция и модификация исходного кода (с последующей публикацией кастомных APK, к примеру, с бесконечной голдой и всеми платными покупками). Или самый универсальный способ — сканирование, фильтрация и редактирование значений в оперативной памяти. Как бороться с последним, расскажу под катом.

В общем случае мы имеем профиль игрока с кучей параметров, который сериализуется в Saved Game и загружается/сохраняется при запуске/завершении игры. И если добавить шифрование при сериализации довольно просто, то защитить этот же профиль в RAM несколько сложнее. Постараюсь привести простой пример:

var money = 100; // "100" is present in RAM now (as four-byte integer value). Cheat apps can find, filter and replace it since it was declared.

money += 20; // Cheat apps can scan RAM for "120" values, filter them and discover the RAM address of our "money" variable.

Debug.Log(money); // We expect to see "120" in console. But cheat apps can deceive us!

ProtectedInt experience = 500; // four XOR-encrypted bytes are present in RAM now. Cheat apps can't find our value in RAM.

experience += 100;

Debug.Log(experience); // We can see "600" in console;

Debug.Log(JsonUtility.ToJson(experience)); // We can see four XOR-encrypted bytes here: {"_":[96,96,102,53]}. Our "experience" is hidden.

Второй момент, на который стоит обратить внимание — внедрение новой защиты должно происходить с минимальным изменением исходного кода игры, где все уже отлично работает и протестировано много раз. В моем способе достаточно будет заменить типы int/long/float на ProtectedInt/ProtectedLong/ProtectedFloat. Далее я приведу комментарии и код.

Базовый класс Protected хранит зашифрованный массив байт в поле "_", он также отвечает за шифрование и дешифрование данных. Шифрование примитивное — XOR с ключом Key. Такое шифрование быстрое, поэтому с переменными можно будет работать даже в Update. Базовый класс работает с массивами байт. Дочерние классы отвечают за преобразование своего типа в массив байт и обратно. Но главное, они «маскируются» под простые типы с помощью implicit operator, поэтому разработчик может даже не заметить, что изменился тип переменных. Вы также можете заметить атрибуты на некоторых методах и свойствах, они нужны для сериализации с помощью JsonUtility и Newtonsoft.Json (оба способа поддерживаются одновременно). Если вы не используете Newtonsoft.Json, то нужно убрать #define NEWTONSOFT_JSON.

#define NEWTONSOFT_JSON

using System;
using UnityEngine;

#if NEWTONSOFT_JSON
using Newtonsoft.Json;
#endif

namespace Assets
{
    [Serializable]
    public class ProtectedInt : Protected
    {
        #if NEWTONSOFT_JSON
        [JsonConstructor]
        #endif
        private ProtectedInt()
        {
        }

        protected ProtectedInt(byte[] bytes) : base(bytes)
        {
        }

        public static implicit operator ProtectedInt(int value)
        {
            return new ProtectedInt(BitConverter.GetBytes(value));
        }

        public static implicit operator int(ProtectedInt value) => value == null ? 0 : BitConverter.ToInt32(value.DecodedBytes, 0);

        public override string ToString()
        {
            return ((int) this).ToString();
        }
    }
    
    [Serializable]
    public class ProtectedFloat : Protected
    {
        #if NEWTONSOFT_JSON
        [JsonConstructor]
        #endif
        private ProtectedFloat()
        {
        }

        protected ProtectedFloat(byte[] bytes) : base(bytes)
        {
        }

        public static implicit operator ProtectedFloat(int value)
        {
            return new ProtectedFloat(BitConverter.GetBytes(value));
        }

        public static implicit operator float(ProtectedFloat value) => value == null ? 0 : BitConverter.ToSingle(value.DecodedBytes, 0);

        public override string ToString()
        {
            return ((float) this).ToString(System.Globalization.CultureInfo.InvariantCulture);
        }
    }

    public abstract class Protected
    {
        #if NEWTONSOFT_JSON
        [JsonProperty]
        #endif
        [SerializeField]
        private byte[] _;

        private static readonly byte[] Key = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes("8bf5b15ffef1f485f673ceb874fd6ef0");

        protected Protected()
        {
        }

        protected Protected(byte[] bytes)
        {
            _ = Encode(bytes);
        }

        private static byte[] Encode(byte[] bytes)
        {
            var encoded = new byte[bytes.Length];

            for (var i = 0; i < bytes.Length; i++)
            {
                encoded[i] = (byte) (bytes[i] ^ Key[i % Key.Length]);
            }

            return encoded;
        }

        protected byte[] DecodedBytes
        {
            get
            {
                var decoded = new byte[_.Length];

                for (var i = 0; i < decoded.Length; i++)
                {
                    decoded[i] = (byte) (_[i] ^ Key[i % Key.Length]);
                }

                return decoded;
            }
        }
    }
}

Если что-то где-то забыл или натупил, пишите в комментариях =) Удачи в разработке!

PS. Котик не мой, автор фотки CatCosplay.

UPD. В комментариях сделали следующие замечания по делу:

1. Лучше перейти к struct, чтобы сделать код более предсказуемым (тем более, если мы маскируемся под простые value-типы).
2. Поиск в RAM можно производить не по конкретным значениям, а по всем измененным переменным. Тут XOR не поможет. Как вариант — ввести контрольную сумму.
3. BitConverter работает медленно (в микро-масштабе, разумеется). Лучше от него избавиться (для int получилось, для float — жду ваших предложений).

Ниже обновленная версия кода. Теперь ProtectedInt и ProtectedFloat стали структурами. От байтовых массивов избавился. Вдобавок ввел контрольную сумму _h как решение второй проблемы. Сериализацию обоими способами протестировал.

[Serializable]
public struct ProtectedInt
{
	#if NEWTONSOFT_JSON
	[JsonProperty]
	#endif
	[SerializeField]
	private int _;

	#if NEWTONSOFT_JSON
	[JsonProperty]
	#endif
	[SerializeField]
	private byte _h;

	private const int XorKey = 514229;

	private ProtectedInt(int value)
	{
		_ = value ^ XorKey;
		_h = GetHash(_);
	}

	public static implicit operator ProtectedInt(int value)
	{
		return new ProtectedInt(value);
	}

	public static implicit operator int(ProtectedInt value) => value._ == 0 && value._h == 0 || value._h != GetHash(value._) ? 0 : value._ ^ XorKey;

	public override string ToString()
	{
		return ((int) this).ToString();
	}

	private static byte GetHash(int value)
	{
		return (byte) (255 - value % 256);
	}
}

[Serializable]
public struct ProtectedFloat
{
	#if NEWTONSOFT_JSON
	[JsonProperty]
	#endif
	[SerializeField]
	private int _;

	#if NEWTONSOFT_JSON
	[JsonProperty]
	#endif
	[SerializeField]
	private byte _h;

	private const int XorKey = 514229;

	private ProtectedFloat(int value)
	{
		_ = value ^ XorKey;
		_h = GetHash(_);
	}

	public static implicit operator ProtectedFloat(float value)
	{
		return new ProtectedFloat(BitConverter.ToInt32(BitConverter.GetBytes(value), 0));
	}

	public static implicit operator float(ProtectedFloat value) => value._ == 0 && value._h == 0 || value._h != GetHash(value._) ? 0f : BitConverter.ToSingle(BitConverter.GetBytes(value._ ^ XorKey), 0);

	public override string ToString()
	{
		return ((float) this).ToString(CultureInfo.InvariantCulture);
	}

	private static byte GetHash(int value)
	{
		return (byte) (255 - value % 256);
	}
}