Модчипы: обход ограничений игровых консолей.

Введение

Устройство, используемое для отключения искусственных ограничений в видеоигровых консолях.

Модчип (сокращение от "чип модификации") – это небольшое электронное устройство, предназначенное для изменения или отключения искусственных ограничений в компьютерах или развлекательных устройствах. Модчипы в основном используются в видеоигровых консолях, но также и в некоторых DVD- или Blu-ray плеерах. Они вносят различные изменения в работу хост-системы, включая обход региональной блокировки, систем защиты цифровых прав и проверок защиты от копирования, чтобы обеспечить возможность использования контента, предназначенного для других регионов, скопированного контента или нелицензионного стороннего (самодельного) программного обеспечения.

Функция и конструкция

Модчипы работают, заменяя или отключая аппаратные или программные средства защиты системы. Они достигают этого, используя существующие интерфейсы не по назначению или без соответствующей документации, либо активно манипулируя внутренней коммуникацией системы, иногда даже перенаправляя её на компоненты, предоставляемые модчипом. Большинство модчипов состоят из одной или нескольких интегральных схем (микроконтроллеров, FPGA или CPLD), часто дополненных дискретными компонентами и упакованных на небольшую печатную плату для установки в предназначенную для них консоль. Хотя существуют модчипы, которые можно перепрограммировать для разных целей, большинство рассчитаны на работу только с одной консольной системой или даже конкретной аппаратной версией. Установка модчипов обычно требует определенных технических навыков, так как их необходимо подключить к схеме консоли, чаще всего путем припайки проводов к определенным дорожкам или ножкам чипов на плате. Некоторые модчипы позволяют установить их путем непосредственной припайки контактов к плате консоли ("быстрая пайка"), точного позиционирования электрических контактов ("беспаечный способ") или, в редких случаях, подключением к внутреннему или внешнему разъему системы. Карты памяти или картриджи, предлагающие функциональность, аналогичную модчипам, работают по совершенно иному принципу – используя уязвимости в обработке носителей системой. Такие устройства не называются модчипами, даже если их часто продают под этим общим названием. Разнообразие аппаратного обеспечения, с которым работают модчипы, и различные используемые методы означают, что, хотя они часто используются для достижения одной и той же цели, они могут функционировать совершенно по-разному, даже если предназначены для одной и той же консоли. Одни из первых модчипов для Wii, известные как чипы привода, изменяют поведение и коммуникацию оптического привода для обхода защиты. На Xbox 360 распространенный модчип использовал кратковременную нестабильность процессора для надежного принуждения к неправильному сравнению сигнатур безопасности. Высокая точность, необходимая для этой атаки, потребовала использования CPLD. Другие модчипы, такие как XenoGC и клоны для GameCube, активируют режим отладки, в котором меры безопасности снижены или отсутствуют (в этом случае использовался стандартный микроконтроллер Atmel AVR). Более поздней инновацией стали эмуляторы оптических дисков (ODDE), которые заменяют оптический привод и позволяют получать данные из другого источника, обходя необходимость взлома защиты. Они часто используют FPGA для точной эмуляции временных и производительных характеристик оптических приводов.

Modchips operate by replacing or overriding a system's protection hardware or software. They achieve this by either exploiting existing interfaces in an unintended or undocumented manner, or by actively manipulating the system's internal communication, sometimes to the point of re routing it to substitute parts provided by the modchip. Most modchips consist of one or more integrated circuits (microcontrollers, FPGAs, or CPLDs), often complemented with discrete parts, usually packaged on a small PCB to fit within the console system it is designed for. Although there are modchips that can be reprogrammed for different purposes, most modchips are designed to work within only one console system or even only one specific hardware version. Modchips typically require some degree of technical skill to install since they must be connected to a console's circuitry, most commonly by soldering wires to select traces or chip legs on a system's circuit board. Some modchips allow for installation by directly soldering the modchip's contacts to the console's circuit ("quicksolder"), by the precise positioning of electrical contacts ("solderless"), or, in rare cases, by plugging them into a system's internal or external connector. Memory cards or cartridges that offer functions similar to modchips work on a completely different concept, namely by exploiting flaws in the system's handling of media. Such devices are not referred to as modchips, even if they are frequently traded under this umbrella term. The diversity of hardware modchips operate on and varying methods they use mean that while modchips are often used for the same goal, they may work in vastly different ways, even if they are intended for use on the same console. Some of the first modchips for the Wii, known as drive chips, modify the behaviour and communication of the optical drive to bypass security. On the Xbox 360, a common modchip took advantage of the fact short periods of instability in the CPU could be used to fairly reliably lead it to incorrectly compare security signatures. The precision required in this attack meant that the modchip had to make use of a CPLD. Other modchips, such as the XenoGC and clones for the GameCube, invoke a debug mode where security measures are reduced or absent (in which case a stock Atmel AVR microcontroller was used). A more recent innovation are optical disk drive emulators or ODDE, which replace the optical disk drive and allow data to come from another source bypassing the need to circumvent any security. These often make use of FPGAs to enable them to accurately emulate timing and performance characteristics of the optical drives.

История

Большинство консолей, работающих на картриджах, не имели разработанных для них модчипов. Обычно они использовали защиту от копирования и региональную блокировку с помощью игровых картриджей как на аппаратном, так и на программном уровне. Для обхода этих ограничений использовались конвертеры или устройства прямого подключения, а позже устройства на флэш-памяти (устройства для создания резервных копий игр) получили широкое распространение для копирования игровых носителей. На ранних этапах перехода от твердотельных носителей к оптическим, консоли, работающие на CD, не имели региональной сегментации рынка или мер защиты от копирования из-за редкости и высокой стоимости записываемых пользователем носителей в то время. Модчипы начали появляться вместе с PlayStation, что было связано с растущей доступностью и снижением стоимости CD-приводов, а также с усложнением протоколов DRM. В то время единственной целью модчипа было обеспечение возможности использования импортных и скопированных игровых носителей. Сегодня модчипы доступны практически для всех современных консолей, часто во множестве различных вариантов. Помимо обхода региональной блокировки и механизмов защиты от копирования, современные модчипы могут вносить более сложные изменения в систему, например, разрешать использование пользовательского программного обеспечения (homebrew), расширять аппаратные возможности консоли или даже устанавливать альтернативную операционную систему для полной перепрофилизации консоли (например, для использования в качестве домашнего медиацентра).

Меры против модифицированных чипов

Большинство модчипов открывают доступ к копированному контенту, поэтому наличие модчипа для игровой консоли нежелательно для её производителей. Они реагируют, устраняя уязвимости, используемые модчипами, в последующих версиях аппаратного или программного обеспечения, изменяя компоновку печатной платы, под которую настроены модчипы, или заставляя прошивку или программное обеспечение обнаруживать установленный модчип и блокировать работу консоли. Поскольку модчипы часто подключаются к базовым функциям системы, которые нельзя удалить или изменить, эти меры могут не полностью предотвратить работу модчипа, а лишь потребуют корректировки процесса его установки или перепрограммирования, например, добавления средств для его маскировки ("стелс-режима") от системы. С появлением онлайн-сервисов для игровых консолей некоторые производители воспользовались возможностями, предусмотренными в лицензионном соглашении, чтобы запретить консолям с модчипами доступ к этим сервисам. В попытке предотвратить создание модчипов некоторые производители консолей предоставили возможность запускать пользовательское программное обеспечение или даже альтернативные операционные системы, такие как Linux для PlayStation 2. Однако некоторые из этих функций были впоследствии удалены. Можно утверждать, что игровая консоль остаётся в значительной степени защищённой от модчипов, пока её производители предоставляют официальный способ запуска нелицензионного стороннего программного обеспечения.

Законность

Одна из наиболее заметных функций многих модчипов — обход механизмов защиты от копирования — запрещена законами об авторском праве многих стран, таких как Закон о цифровом тысячелетии в Соединенных Штатах, Европейская директива об авторском праве и ее различные реализации странами-членами ЕС, а также Австралийский закон об авторском праве. Другие законы могут применяться к множеству разнообразных функций модчипа, например, австралийский закон, специально разрешающий обход регионального кодирования. Неоднозначность применимого законодательства, его неравномерное толкование судами и постоянные существенные изменения и поправки в законодательство об авторском праве не позволяют сделать однозначное заключение о законности модчипов. Законность использования модчипа в соответствии с законодательством конкретной страны может быть установлена только в судебном порядке. Большинство из немногих дел, дошедших до суда, закончились признанием виновным продавца или производителя модчипов по законам страны об обходе систем защиты. Несколько дел в Соединенном Королевстве и Австралии были отклонены с аргументом, что механизм защиты от копирования системы не способен предотвратить фактическое нарушение авторских прав — сам процесс копирования игровых носителей — и, следовательно, не может считаться эффективной технической мерой защиты, охраняемой законами об обходе. В 2006 году австралийское законодательство об авторском праве было изменено, чтобы устранить эту юридическую лазейку. В 2017 году в ходе судебного разбирательства против розничного продавца канадский суд вынес решение в пользу Nintendo, основываясь на положениях канадского закона об авторском праве, запрещающих нарушение технических средств защиты. Суд постановил, что, несмотря на утверждения розничного продавца о возможности использования продукции для разработки пользовательских игр (homebrew), что могло бы служить основанием для исключения в целях обеспечения совместимости, поскольку Nintendo предлагает комплекты разработки для своих платформ, совместимость может быть достигнута без нарушения технических средств защиты, и, следовательно, данное возражение недействительно.

Альтернативы

Альтернативой установке модчипа является процесс программной модификации устройства. Устройство, подвергшееся программной модификации, не требует постоянного наличия каких-либо дополнительных аппаратных компонентов внутри. Вместо этого изменяется программное обеспечение устройства или его внутренней части для изменения поведения устройства.