Sega Channel oyun imajı dosya biçiminin tersine mühendisliği

• 2024’te kamuya açılan Eylül 1996 Sega Channel oyun imajı CD’si sayesinde, yaklaşık 60 MB’lık yayın imajından oyun ve menü verilerini gerçekten çıkarmak mümkün oldu
• Sega Channel, Genesis oyunlarını kablo ağı üzerinden döngü halinde tekrar tekrar yayınlayan aylık abonelikli bir hizmetti; kullanıcılar, adaptörün sürekli veri döngüsü içinde istedikleri oyunu bulup indirmesiyle oynuyordu
• İmaj oluşturma zinciri MENUMAKR, PKSPREAD ve NSF’ten oluşuyordu; son kodlamayı yapan NSF.EXE’de debug sembollerinin kalmış olması analiz için bir dönüm noktası oldu
• Geri yükleme, NSF ile aynı çıktıyı üreten bir C programı yazıldıktan sonra ters yönde çalışan bir decoder ile dosyaların ayrılması ve standart Genesis ROM elde etmek için .SA sıkıştırmasının açılması akışıyla ilerledi
• Çıkarılan içerikler arasında Sega Channel’a özel Chessmaster ve Klondike oyunları, yeni build’ler, watermark eklenmiş ROM’lar, menü ve oyun açıklaması ROM’ları vardı; hepsi emülatörde çalıştırılabilir hale geldi

---

Sega Channel hizmetinin ve imaj dosyasının arka planı

• Sega Channel, Haziran 1994’ten Haziran 1998’e kadar işletilen bir isteğe bağlı oyun hizmetiydi
  • Ülke çapında lansmanı Aralık 1994’te yapıldı
  • Kablo operatörüne bağlı olarak genellikle aylık 10-15 dolar karşılığında her ay yaklaşık 50 Sega Genesis oyunu içeren bir kütüphaneye erişilebiliyordu
  • Hizmetin ulaştığı en yüksek abone sayısı yaklaşık 250 bin düzeyindeydi
• Abonelere Genesis’e takılan bir adaptör kartuşu veriliyor, bu adaptör de kablo TV hattına bağlanıyordu
  • Açılışta Sega Channel sinyalini arıyor ve oyun menüsünü indiriyordu
  • Menü indirme işlemi genellikle yaklaşık 20 saniye sürüyordu
  • Bir oyun seçildiğinde oyun yaklaşık 1 dakika içinde adaptör RAM’ine indiriliyordu
  • İndirilen oyun, normal perakende kartuş gibi çalışıyordu
• Güç kapatıldığında veya adaptördeki menü düğmesine basıldığında indirilen oyun siliniyordu
  • Kayıt verileri, kullanıcı başka bir oyun indirmediği sürece korunuyordu
• Sega Channel’da perakende oyunların yanı sıra Test Drives bölümü de vardı
  • Çıkış öncesi oyunların süre sınırlı veya içerik sınırlı sürümleri oynanabiliyordu
  • Yalnızca Sega Channel’da sunulan oyunlar da bulunuyordu

Yayın imajının oluşturulma ve iletilme biçimi

• Sega Channel çalışanları aylık oyun listesini; oyun ipuçları, kılavuzlar, haberler ve dijital fan art gibi içerikleri seçiyordu
• Ardından içerikler Foley Hi-Tech’e iletiliyordu
  • Foley Hi-Tech oyun menüsü grafiklerini ve animasyonlarını hazırlıyor, aylık içeriği ekliyordu
  • Ortaya çıkan sonuç yaklaşık 60 MB boyutunda bir oyun imajı dosyasıydı
• Oyun imajı CD’ye yazılıyor ve Colorado Denver’daki uydu uplink tesisine gönderiliyordu
  • CD, uplink oyun sunucusu bilgisayarına kuruluyordu
  • Sunucu oyun verilerini uydu üzerinden sürekli döngü halinde yayınlıyordu
  • ABD genelindeki kablo headend’leri uydu sinyalini alıp abonelere aktarıyordu
• Kablo TV operatörlerinin abonelerden veri alamadığı bir ortamda, hizmetin etkileşim biçimini sürekli döngü yayını belirliyordu
  • Kullanıcı bir oyun seçtiğinde adaptör, Sega Channel veri akışı içinde ilgili oyun verisini buluyordu
• Yaklaşık 60 MB’lık oyun imajı, 2 adet 6 Mbps carrier kullanılarak yaklaşık 12 Mbps hızla iletiliyordu
  • Sinyal sorunu yoksa kullanıcı seçtiği oyunu tek bir veri döngüsü içinde oynayabiliyordu
  • Daha hızlı indirilebilmesi için menünün yinelenen kopyaları veri akışına ekleniyordu

Eylül 1996 oyun imajı CD’sinin bulunması

• Kasım 2024’te Sonic Retro forum kullanıcısı RisingFromRuins, uzun süre önce satın aldığı PC ekipmanı yığınını incelerken Eylül 1996 Sega Channel oyun imajı CD’sini buldu
• CD’nin fotoğraflarını paylaştı ve diskteki oyun imajı dosyasının bir kopyasını yükledi
• Analizin amacı, imaj dosyasından verileri çıkararak özel oyun veya prototip oyun olup olmadığını kontrol etmekti
• İlk olarak imaj dosyası bir hex editor ile incelendi
  • Genesis oyunlarında standart ASCII header bulunduğu, oyun ipuçları ve indirilebilir kılavuzların da okunabilir olacağı tahmin ediliyordu
  • Gerçek dosyada okunabilir string görünmüyordu
  • İmaj dosyasının scramble edilmiş veya şifrelenmiş olma ihtimali güçlendi

Geliştirme aracı CD’sinde bulunan imaj oluşturma zinciri

• 2017’de kullanıcı tdijital’in Foley Hi-Tech’e ait Sega Channel geliştirme materyalleri yedek CD’sini yayımlaması önemli bir ipucu oldu
  • Bu CD’de Primal Rage yarışma sürümü, Japonya sürümü Sega Channel quiz oyunu, Aralık 1994-Ocak 1996 menü demo ROM’ları gibi içerikler daha önce tespit edilmişti
  • Geliştirme araçlarının kendisi ise derinlemesine analiz edilmemişti
• Genesis tarafındaki indirme kodunu tersine mühendislik etmek yerine, oyun imajını oluşturan araçları tersine mühendislik etme yaklaşımı seçildi
• İmaj oluşturma akışı üç aşamadan oluşuyordu
  • MENUMAKR: Oyunları, açıklamaları, haber metinlerini, görselleri, müziği vb. ekleyerek menü binary’sini ve MENUSPIN.BAT script dosyasını oluşturuyordu
  • PKSPREAD: Scientific Atlanta tarafından yapılmış bir programdı; MENUSPIN.BAT içeriğini doğruluyor ve PMAP.DAT çıktısı üretiyordu
  • NSF: PMAP.DAT kullanarak giriş dosyalarını encode ediyor ve nihai oyun imajı dosyasını oluşturuyordu
• Scientific Atlanta, Sega Channel yayın ekipmanları ve kartuş adaptörü üretiminde Sega ile çalışan bir kablo ekipmanı şirketiydi
• Analizin ana hedefi, nihai imaj dosyasını oluşturan NSF.EXE idi

NSF.EXE tersine mühendisliği

• NSF.EXE debug modunda derlenmişti, optimizasyon kapalıydı ve semboller executable içine dahil edilmişti
  • Program Borland C++ 4.1 ile derlenmişti
  • IDA Pro debug sembollerini otomatik tanımadığı için semboller Turbo Debugger’da kontrol edilip elle taşındı
• Doğrudan decoder yazmak yerine önce NSF.EXE’ye eşdeğer bir program yazıldı
  • DOS NSF.EXE’nin ürettiği imajla byte düzeyinde aynı çıktıyı üretebiliyorsa algoritmanın doğru anlaşıldığı kabul edilebilirdi
  • Bir test oyun imajı dosyası oluşturuldu ve çıktı eşleşecek şekilde implemente edildi
• Bir günlük çalışma ve birkaç akşamlık debugging sonunda NSF.EXE ile aynı çıktıyı veren bir C programı yazıldı
  • IDA ve Visual Studio birlikte açık tutularak assembly’ye olabildiğince yakın uyarlama yöntemi izlendi
  • Orijinalle aynı derlenmiş binary’yi oluşturmak hedeflenmedi
  • Implementasyonda C99 deklarasyonları ve stdint.h tipleri kullanıldığı için Borland C++ 4’te olduğu gibi derlenmeyebilir

NSF’nin iletim için kullandığı encoding yöntemi

• NSF’nin GetData fonksiyonu PMAP.DAT içinden paket başına giriş dosyasını, dosya içi konumu ve Sega Channel metadata’sını alıyordu
  • Metadata; dosya ID’si ve süre sınırlı demolarda oynanabilir süre gibi bilgileri içeriyordu
  • Ardından veri dosyasından 246 byte’lık chunk okuyordu
• LoadFrame fonksiyonu veri paketinin başına header ekliyor ve tüm veri byte’larını ters çeviriyordu
  • Byte inversion, veri iletimiyle ilgili bir işlem veya paket içeriğini gizlemeye yönelik bir işlem olabilir
  • Oyun verisinin ortasına BCH hata düzeltme kodu ve parity bit’leri ekleniyordu
  • Bunun sonucunda 246 byte veri 288 byte’a genişliyordu
• Header’da çeşitli alanlar yer alıyordu
  • GameTimeSync ve GameTimeBit, oyun süre sınırı değerini bit düzeyinde iletiyordu
  • ServiceID genellikle 1’di ve Express Games ile ilişkili olma ihtimali vardı
  • FileID, oyun imajı içindeki her dosyayı benzersiz biçimde tanımlıyordu; menü her zaman dosya 0’dı
  • Address, adaptörün dosyayı RAM’de nereye indireceğini gösteriyordu
  • HeaderCRC ve Header Copy de dahildi
• InterLeave fonksiyonu paketleri 450 bit’lik chunk’lara ayırıyor ve her chunk’ın bit’lerini karıştırıyordu
  • Bunun burst hatalarını daha dengeli dağıtarak hata düzeltmenin iyi çalışmasını sağlamaya yönelik bir işlem olduğu düşünülüyor
• Bu süreç 10 paketlik birimler halinde tekrarlanıyordu
  • 10 paket 2880 byte’lık frame olarak gruplanıyordu
  • Frame, paket 0’ın ilk 2 byte’ı, paket 1’in ilk 2 byte’ı şeklinde verileri ördükten sonra diske yazılıyordu
  • Aynı işlem tüm imaj dosyası oluşturulana kadar sürüyordu

Decode etme ve sıkıştırmayı açma

• NSF’nin davranışı anlaşıldıktan sonra, süreci ters yönde geri alan bir decoder programı yazıldı
  • Decoder, imajdan tekil veri dosyalarını çıkarıyordu
• Decoder’ın ilk çıktısı geçerli Genesis ROM verisi değildi
  • Çünkü oyun verisi iletimden önce sıkıştırılmıştı
• ROM sıkıştırma aracı Foley Hi-Tech CD’sindeki GAMEEDIT.EXE idi
  • Bu aracın kendisini yeniden tersine mühendislik etmeye gerek kalmadı
  • GitHub kullanıcısı Octocontrabass, .SA sıkıştırma biçimini zaten tersine mühendislik etmişti
• Octocontrabass’ın unsa aracıyla .SA dosyalarının sıkıştırması açılarak standart ROM dosyaları elde edildi

Eylül 1996 imajından çıkan oyunlar ve içerikler

• En dikkat çekici sonuç, Eylül 1996’da yayınlanan Sega Channel’a özel 2 oyun oldu
  • Chessmaster: 1990’larda birçok platformda bulunan, ancak Genesis’te olmayan satranç oyunu
  • Klondike: Sega’nın Sega Channel için sipariş ettiği ve Pitfall ile bilinen David Crane’in programladığı solitaire oyunu
• İmaj içindeki oyunlar birkaç kategoriye ayrıldı
  • Özel içerik: Chessmaster, Klondike, Olympic Summer Games - Test Drive, Sega Channel Game Guide
  • Yeni build’ler: Bugs Bunny in Double Trouble, OutRunners, Super Volleyball, World Series Baseball '96
  • Mevcut dump’lardan yalnızca padding bakımından farklı olanlar: Flashback, Phantasy Star II, The Punisher
  • Watermark eklenmiş mevcut dump’lar: Alex Kidd in the Enchanted Castle, Ecco - The Tides of Time, Sonic & Knuckles vb.
  • Mevcut dump’larla eşleşen çok sayıda oyun: Castlevania - Bloodlines, Streets of Rage 2, ToeJam & Earl, X-Men, Ys III vb.
• Sonic Retro’dan Black Squirrel, Eylül 1996 menüsünü emülatörde çalıştırmanın bir yolunu buldu
  • Sega Channel demo kartuş ROM’unun 0-0x1003FF byte’larını kopyalayıp oyun imajının menü verisini arkasına ekleme yöntemiydi
  • İndirme işlevi çalışmıyor, ancak menü gezilebiliyordu
• Son içerik oyun açıklaması ROM’u idi
  • Normal bir Genesis ROM gibi görünüyordu, fakat emülatörde çalıştırıldığında yalnızca siyah ekran gösteriyordu
  • Nedeni, normal kartuş gibi adres 0 baz alınarak değil, 0x100000 baz alınarak link edilmiş olmasıydı
  • Sega Channel adaptör belleğinden doğrudan çalıştırılmak üzere yapılmış gibi görünüyordu
  • Header’ın arkasına sıfırlar eklenip kodun header’daki vector’larla hizalanması sağlanınca emülatörde çalıştı
  • Çalıştırıldıktan sonra her oyunun dahili adının görülebildiği geliştirici menüsü belirdi
• Bu süreç sonucunda oyun imajı dosyasındaki tüm içerikler emülatörde çalıştırılabilir hale geldi