Измерение угла между секторами
Услышав, что некоторые защитные механизмы измеряют угол между первым и последним логическим блоком на лазерном диске, я задумался: а как они, собственно, это делают? Поскольку, самих защищенных программ в моем распоряжении не было, а технические детали разработчиками защит умалчивались, пришлось заняться логическими рассуждениями и практическими экспериментами. Ценой пары пачек безнадежно загубленных болванок CD-R и суток свободного времени, фирменный секрет был раскрыт и создана вполне работоспособная защита от копирования. Но все по порядку.
Известно, что лазерные диски представляют собой устройство последовательного доступа с ускоренной переметкой, осуществляемой радиальным перемещением головки вдоль спиральной дорожки. Переместившись на некоторое расстояние, головка сама наводится на новую дорожку и дожидается прихода ближайшей синхропоследовательности, отмечающей начало каждого сектора. Прочитав, содержащийся в заголовке сектора адрес, головка сравнивает текущий адрес с искомым и, при необходимости, совершает еще одно перемещение вперед или назад. Этот процесс повторяется до тех пор, пока головка не приблизится к искомому сектору на достаточно близкое расстояние (в пределах одного оборота диска). Теперь головка прекращает суетиться и начинает спокойно ждать, пока сектор сам не приплывает в ее поле зрения.
Предположим, что поиск нужной дорожки всегда занимает одно и тоже время (хотя, это и не совсем так, но в качестве отправной точки рассуждений такое допущение вполне сойдет, поскольку позиционирование на сектора, находящиеся на соседних витках спирали, осуществляется путем отклонения головки в магнитом поле, т.е. происходит практически мгновенно, и только при позиционировании на удаленные сектора головка движется на "салазках" специальным приводным механизмом, работающим со скоростью черепахи). Тогда полное время доступа к сектору будет напрямую зависеть от угла между данным и последним прочитанным сектором (рис. 9.5). Соответственно, измерив время доступа, мы сможем вычислить угол.
Единственная проблема заключается в определении времени позиционирования головки. Поскольку оно сильно варьируется от привода к приводу, то закладываться на абсолютное время доступа нельзя. Однако, относительные изменения видны вполне отчетливо. Последовательно гоняя головку между сектором 0 и секторами X, X+1, X+2, X+3… мы будем наблюдать "волнообразные" колебания полного времени доступа. Гребень волны соответствует максимальному углу между этими секторами, а "впадина" — минимальному (в этом случае нужный сектор попадает в головку сразу же после завершения процесса позиционирования). Запомнив, какие сочетания секторов соответствуют минимуму, а какие — максимуму, попытаемся "натравить" эту комбинацию на дубликат диска.
Что, не получилось? Действительно, различные партии болванок CD-R отформатированы далеко не идентичным образом и плотность спиральной дорожки у них различна. А раз так, то различным оказывается и угол между нашими секторами, причем эти различия стремительно нарастают с удалением секторов друг от друга. Предположим, что средняя длина секторов оригинала и дубликата отличается на 0,01%. Тогда, при условии, что полная емкость диска составляет ~350 000 секторов, изменение угла между первым и последним сектором диска составят 3,5% — а это вполне измеряемая величина! Причем, на практике указанная точность разметки практически никогда не наблюдается и при копировании эталонного диска на болванки других производителей, "поворот" угла порой достигал 180 градусов, т. е. половины оборота диска!
Рис. 9.5. унок 27 0х02A Измерение угла между секторами
Запустив ее программу, измеряющую межсекторные углы [Y198] на выполнение и дав приводу CD-ROM вволю "прошуршать" головкой (собственно, по этому "шуршанию" алгоритм работы защиты и распознается), мы обнаружим, что время доступа к секторам с различными номерами изменяется весьма любопытным образом.
Четыре или пять соседних секторов читаются приблизительно с одинаковой скоростью, а затем кривая резко изгибается, изменяя время доступа чуть ли не вдвое! Однако, спустя один или несколько секторов, время доступа вновь скачкообразно изменяется. Чередование пиков и провалов обнаруживает достаточно строгую периодичность, отклоняющуюся от всего среднего положения всего на несколько секторов, что, судя по всему вызвано, непостоянством времени перемещения оптической головки. Естественно, чем сильнее "раздолбан" дисковод, тем с меньшей точностью удается определить период, однако, при большом количестве замеров величина погрешности окажется относительно невелика.
На рис. 9.6 приведены профили спиральных дорожек двух различных болванок. Темно-серая (на цветном рисунке красная) кривая соответствует болванке Imation, а черная (на цветном рисунке голубая) — болванке TDK. Обратите внимание, насколько отличается один график от другого!
Рис. 9.6. унок 28 0x031 Профиль спиральной дорожки диска Imation (темно-серая кривая) и TDK (черная кривая).