Обратная разработка

Иное название этого понятия — «Реинжинеринг»; см. также другие значения.

Обра́тная разрабо́тка (обратное проектирование, обратный инжиниринг, реверс-инжиниринг; англ. reverse engineering) — исследование некоторого готового устройства или программы, а также документации на него с целью понять принцип его работы; например, чтобы обнаружить недокументированные возможности (в том числе программные закладки), сделать изменение или воспроизвести устройство, программу или иной объект с аналогичными функциями, но без прямого копирования.

Применяется обычно в том случае, если создатель оригинального объекта не предоставил информации о структуре и способе создания (производства) объекта. Правообладатели таких объектов могут заявить, что проведение обратной разработки или использование её результатов нарушает их исключительное право по закону об авторском праве и патентному законодательству.

Обратная разработка на службе государств

В 2016 году на заседании Правительственной комиссии по импортозамещению министр промышленности торговли РФ Д. В. Мантуров заявил о планах создать на базе Фонда развития промышленности центр обратного инжиниринга.В дальнейшем информации о развитии с результатами работ не было. В других странах мира известно о ряде продукции, преимущественно военного назначения, созданной таким путём.

Программное обеспечение

Исследование и обратная разработка программ обычно осуществляются с целью дальнейшей модификации, копирования, или, например, написания генераторов ключей, алгоритм работы которых получен на основе анализа алгоритма их проверки. Также исследование программ применяется с целью получения некоторых закрытых сведений о внутреннем устройстве программы — о протоколе сетевого обмена с сервером, аппаратным средством, ключом защиты или о взаимодействии с другой программой. Ещё одна область применения — получение информации о способах экспортирования данных из многочисленных проприетарных форматов файлов.

С развитием Интернета популярные операционные системы и программы всё интенсивнее исследуются на предмет обнаружения в них уязвимостей или т. н. «дыр». В дальнейшем найденные дыры могут использоваться для получения несанкционированного доступа к удалённому компьютеру или компьютерной сети. C другой стороны, обратная разработка применяется при исследовании антивирусными компаниями вредоносного ПО c целью добавления его сигнатур в базы своих продуктов.

Одним из широко известных примеров обратной разработки является исследование BIOS персонального компьютера IBM, ставшее серьёзным шагом на пути развития производства IBM-совместимых компьютеров сторонними производителями. Создание сервера Samba (входящего в состав ОС GNU/Linux и работающего с серверами на базе ОС Windows) также потребовало обратной разработки используемого Microsoft протокола SMB.

Обратная разработка программного обеспечения производится с помощью следующих методик.

1. Анализ обмена данными, наиболее распространённый в обратной разработке протоколов обмена данными, который производится с помощью анализатора шины и пакетного сниффера для прослушивания шины компьютера и компьютерной сети соответственно.
2. Дизассемблирование машинного кода программы для получения её листинга на языке ассемблера. Этот способ работает на любой компьютерной программе, но требует достаточно много времени, особенно для неспециалиста.
3. Декомпиляция машинного или байт-кода программы для создания исходного кода на некотором языке программирования высокого уровня.

В настоящее время под словами «reverse engineering» чаще всего понимается т. н. clean room reverse engineering, то есть процесс, при котором одна группа разработчиков анализирует машинный код программы, составляет алгоритм данной программы на псевдокоде либо, если программа является драйвером какого-либо устройства, составляет исчерпывающие спецификации интересующего устройства. После получения спецификаций другая группа разработчиков пишет собственный драйвер на основе полученных спецификаций или алгоритмов. Такой подход позволяет избежать обвинений в нарушении авторских прав на исходную программу, так как по законам, к примеру в США, попадает под понятие «fair use», то есть добросовестного использования оригинальной программы. Результат обратной разработки редко идентичен оригиналу, что и позволяет избежать ответственности перед законом, особенно при условии контроля отсутствия этой идентичности первой группой разработчиков и отсутствия нарушений торговых марок и патентов.

Базы данных

Может использоваться при создании реляционной модели базы данных.

Другие сферы применения обратной разработки

Машиностроение, автомобилестроение, авиация

Копирование различных механизмов и машин без фактической разработки. Позволяет минимальными затратами воспроизвести удачную конструкцию, но есть случаи копирования и неудачных машин.

Примеры:

• Советский грузовик АМО-3 был практически полной копией американского грузовика «AutoCar-SA».
• Советский лодочный мотор «Москва» был практически полной копией очень удачного американского мотора ScottAtWater.
• Пример неудачного выбора прототипа для обратной разработки — советский лодочный мотор «Вихрь», копия немецкого мотора Koening.
• Практически все бензиновые двигатели, установленные на мотоблоках, генераторах и других малогабаритных машинах китайского производства — копии японских моторов Honda GX.
• Знаменитые японские АКПП Aisin A130 и A140 — несколько доработанные нелицензионные копии АКПП Chrysler 1940—1950-х годов, которые производились американской компанией на заводах в Японии после Второй мировой войны.
• Первые китайские внедорожники Admiral, Great Wall и другие — нелицензионные практически точные копии внедорожника Toyota Hilux Surf.

Часто при реверс-инжиниринге все таки приходится вносить изменения в конструкцию, что может быть связано с отличиями технологии производства или устранением недостатков оригинала. Например, двигатели Honda GX имеют алюминиевый безгильзовый цилиндр с никосилевым напылением. Китайские клоны имеют чугунную гильзу. Трёхступенчатые АККП Chrysler имеют достаточно сложный цельнокованный промежуточный вал, тогда как в их клоне Aisin A130 этот элемент собран из трёх деталей и получился значительно более технологичным, чем оригинальный. Лодочный мотор «Вихрь», хоть и скопирован с Koening, но конструкция целого ряда его элементов сильно упрощена.

Реверс-инжениринг в современном машиностроении напрямую связан с развитием технологии трёхмерного сканирования объектов. Благодаря трёхмерному сканеру весь объём данных о геометрии изделия может быть представлен в виде STL файла. Дальнейшее построение конструкторской параметрической модели осуществляется на основе STL в специализированных САПР. В конечном итоге применение 3D сканеров позволяет получать конструкторскую документацию, необходимую для изготовления копии изначального образца. Часто (например при копировании различных несложных запчастей) конструкторская документация и вовсе не разрабатывается, а полученный результат сканирования сразу же загружается в обрабатывающий центр.

Электроника

Обратная разработка электронных устройств появилась ещё на заре радиотехники. В 1920—1930 годах различные фирмы копировали друг у друга радиолампы и схемотехнические решения их применения. Именно с обратной разработкой, а не с лицензионным производством, связано то, что радиолампы одного назначения почти всех производителей оказались унифицированными и взаимозаменяемыми. Например европейская лампа EL95 клон более ранней американской лампы 6KA5. Есть и обратные примеры: американские 6CA5 и KT88 и советский 6П14П — клоны европейской лампы EL34. То же самое относится и к советским радиолампам, многие из которых являются клонами американских ламп, получаемых по ленд-лизу (например 6Ж4, 6П9) или немецких из трофейной аппаратуры (6Г2, ГУ50). Вместе с лампами копировались и типовые схемы их включения, то есть фактически схемы блоков радиоаппаратуры. Поэтому именно благодаря обратной разработке ламповая эпоха охарактеризовалась по сути переходом к типовому проектированию в электронике. В частности, все выпускаемые в мире бытовые приемники-супергетеродины строились фактически по трём схемам, которая определялась лампой смесительно-гетеродинного узла: двойной триод, триод-гептод или пентагрид. То же самое относилось и к усилителям низкой частоты. Существовало не более десятка типовых схем их построения в зависимости от выходной мощности: маломощные однотактные на комбинированной лампе типа 6Ф3П, маломощные однотактные с темброблоком на двойном триоде (типа 6Н1П) и выходном пентоде (6П14П, EL84) или лучевом тетроде (6П3С, EL34), двухтактные с триодным фазоинвертором (6Н1П + 2х6П14П), двухтактные многокаскадные (6Н8П + 2х6П6С + ГУ50). Чёрно-белые телевизоры в 1960—1970-х годах строились фактически двум схемам: одна для совсем простых аппаратов с малыми размерами экрана без АПЧГ и АПЧиФ строчной развёртки (по типу советских телевизоров УНТ-35), вторая схема предназначалась для аппаратов на кинескопах с углом отклонения луча 110°, АПЧГ, АПЧиФ (советские УНТ-59, большинство телевизоров европейских фирм).

• Советская игра «Ну, погоди!» («Электроника ИМ-02») является нелицензионной копией японской игры Nintendo EG-26.
• Копирование различных электронных блоков без фактической разработки. Известно, что многие элементы, в частности, ТТЛ различных компаний и национальных стандартов, взаимозаменяемы. Например, американская серия интегральных схем 7400 и её советский аналог К(Р)155.

Промышленность

Обратная разработка продукта конкурента с целью узнать его устройство, принцип работы и оценить возможности создания аналога.

Так например, ряд производителей фототехники, таких как Sigma, Tamron, Tokina и Carl Zeiss, выпускают объективы с байонетом типа Canon EF. Они созданы методом обратной разработки, а их производители не имеют доступа к спецификациям Canon.

Военная промышленность

«Jerry cans» — канистры, скопированные американцами у немцев

Самыми известными фактами обратной разработки являлись:

• Немецкие канистры для бензина — в британских и американских войсках заметили, что немцы имели очень удобные канистры. Они скопировали эти канистры, и те получили название Jerry cans (от слова «gerrys» — от «Germans»).
• Туполев Ту-4 — несколько американских бомбардировщиков B-29 при осуществлении вылетов в Японию совершили вынужденную посадку в СССР. Советские военные, не имевшие подобных стратегических бомбардировщиков, решили скопировать B-29. Через несколько лет они разработали Ту-4, практически его полную копию. В то же время двигатели, вооружение и радиоэлектронное оборудование Ту-4 не было копиями соответствующих систем В-29.
• Тепловоз ТЭ1 — в 1945 году тепловоз RSD-1 (Д^а) (поставлялся в СССР по ленд-лизу) привёл литерный поезд Сталина на Потсдамскую конференцию. Сталин высоко оценил данный локомотив, поэтому в 1947 году начался выпуск советской копии американского тепловоза — ТЭ1. Несмотря на некоторые отличия в размерах и отдельном оборудовании, ТЭ1 оказался практически идентичен Д^а. Все нынешние российские маневровые тепловозы — потомки американского тепловоза.
• Миномёты — немцы в военные годы успешно скопировали советские трофейные 120 мм миномёты, которые взяли себе на вооружение под именем Granatwerfer 42.
• Автомат Калашникова — недавно руководство ОАО «Ижмаш» заявило, что около половины всех АК в мире — «контрафактные» (то есть, производимые без лицензии и передачи технологий), из-за чего Россия недополучает около миллиарда долларов в год. В то же время, патентные ограничения (если таковые имелись) на технологии и технические решения утратили свою силу.
• Американский гранатомёт PSRL-1 является нелицензионной модернизированной копией советского РПГ-7.

См. также

• Язык ассемблера
• Взлом программного обеспечения
• IDA
• Radare2
• Гражданский кодекс РФ / Часть 4 / Раздел VII. Права на результаты интеллектуальной деятельности и средства индивидуализации / Глава 70. Авторское право / Статья 1280. Свободное воспроизведение программ для ЭВМ и баз данных. Декомпилирование программ для ЭВМ.

Литература

• Юричев Д., Введение в reverse engineering для начинающих

Ссылки

• AMD: 30 лет гонки за лидером
• К. В. Ахтырченко, Т. П. Сорокваша. Методы и технологии реинжиниринга ИС