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要加密,首先要了解解密,硬件的解密就不用說了,請(qǐng)看看軟件是怎樣解密的,(轉(zhuǎn)摘). 1引言 單片機(jī)(Microcontroller)一般都有內(nèi)部ROM/EEPROM/FLASH供用戶存放程序.為了防止未經(jīng)授權(quán)訪問或拷貝單片機(jī)的機(jī)內(nèi)程序,大部分單片機(jī)都帶有加密鎖定位或者加密字節(jié),以保護(hù)片內(nèi)程序.如果在編程時(shí)加密鎖定位被使能(鎖定),就無法用普通編程器直接讀取單片機(jī)內(nèi)的程序,這就是所謂拷貝保護(hù)或者說鎖定功能.事實(shí)上,這樣的保護(hù)措施很脆弱,很容易被破解.單片機(jī)攻擊者借助專用設(shè)備或者自制設(shè)備,利用單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)上的漏洞或軟件缺陷,通過多種技術(shù)手段,就可以從芯片中提取關(guān)鍵信息,獲取單片機(jī)內(nèi)程序.因此,作為電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工程師非常有必要了解當(dāng)前單片機(jī)攻擊的最新技術(shù),做到知己知彼,心中有數(shù),才能有效防止自己花費(fèi)大量金錢和時(shí)間辛辛苦苦設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品被人家一夜之間仿冒的事情發(fā)生. 2單片機(jī)攻擊技術(shù) 目前,攻擊單片機(jī)主要有四種技術(shù),分別是:(1)軟件攻擊 該技術(shù)通常使用處理器通信接口并利用協(xié)議、加密算法或這些算法中的安全漏洞來進(jìn)行攻擊.軟件攻擊取得成功的一個(gè)典型事例是對(duì)早期ATMELAT89C系列單片機(jī)的攻擊.攻擊者利用了該系列單片機(jī)擦除操作時(shí)序設(shè)計(jì)上的漏洞,使用自編程序在擦除加密鎖定位后,停止下一步擦除片內(nèi)程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的操作,從而使加過密的單片機(jī)變成沒加密的單片機(jī),然后利用編程器讀出片內(nèi)程序.(2)電子探測(cè)攻擊 該技術(shù)通常以高時(shí)間分辨率來監(jiān)控處理器在正常操作時(shí)所有電源和接口連接的模擬特性,并通過監(jiān)控它的電磁輻射特性來實(shí)施攻擊.因?yàn)閱纹瑱C(jī)是一個(gè)活動(dòng)的電子器件,當(dāng)它執(zhí)行不同的指令時(shí),對(duì)應(yīng)的電源功率消耗也相應(yīng)變化.這樣通過使用特殊的電子測(cè)量?jī)x器和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法分析和檢測(cè)這些變化,即可獲取單片機(jī)中的特定關(guān)鍵信息.(3)過錯(cuò)產(chǎn)生技術(shù) 該技術(shù)使用異常工作條件來使處理器出錯(cuò),然后提供額外的訪問來進(jìn)行攻擊.使用最廣泛的過錯(cuò)產(chǎn)生攻擊手段包括電壓沖擊和時(shí)鐘沖擊.低電壓和高電壓攻擊可用來禁止保護(hù)電路工作或強(qiáng)制處理器執(zhí)行錯(cuò)誤操作.時(shí)鐘瞬態(tài)跳變也許會(huì)復(fù)位保護(hù)電路而不會(huì)破壞受保護(hù)信息.電源和時(shí)鐘瞬態(tài)跳變可以在某些處理器中影響單條指令的解碼和執(zhí)行.(4)探針技術(shù) 該技術(shù)是直接暴露芯片內(nèi)部連線,然后觀察、操控、干擾單片機(jī)以達(dá)到攻擊目的. 為了方便起見,人們將以上四種攻擊技術(shù)分成兩類,一類是侵入型攻擊(物理攻擊),這類攻擊需要破壞封裝,然后借助半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備、顯微鏡和微定位器,在專門的實(shí)驗(yàn)室花上幾小時(shí)甚至幾周時(shí)間才能完成.所有的微探針技術(shù)都屬于侵入型攻擊.另外三種方法屬于非侵入型攻擊,被攻擊的單片機(jī)不會(huì)被物理損壞.在某些場(chǎng)合非侵入型攻擊是特別危險(xiǎn)的,這是因?yàn)榉乔秩胄凸羲柙O(shè)備通常可以自制和升級(jí),因此非常廉價(jià). 大部分非侵入型攻擊需要攻擊者具備良好的處理器知識(shí)和軟件知識(shí).與之相反,侵入型的探針攻擊則不需要太多的初始知識(shí),而且通常可用一整套相似的技術(shù)對(duì)付寬范圍的產(chǎn)品.因此,對(duì)單片機(jī)的攻擊往往從侵入型的反向工程開始,積累的經(jīng)驗(yàn)有助于開發(fā)更加廉價(jià)和快速的非侵入型攻擊技術(shù). 3侵入型攻擊的一般過程 侵入型攻擊的第一步是揭去芯片封裝.有兩種方法可以達(dá)到這一目的:第一種是完全溶解掉芯片封裝,暴露金屬連線.第二種是只移掉硅核上面的塑料封裝.第一種方法需要將芯片綁定到測(cè)試夾具上,借助綁定臺(tái)來操作.第二種方法除了需要具備攻擊者一定的知識(shí)和必要的技能外,還需要個(gè)人的智慧和耐心,但操作起來相對(duì)比較方便. 芯片上面的塑料可以用小刀揭開,芯片周圍的環(huán)氧樹脂可以用濃硝酸腐蝕掉.熱的濃硝酸會(huì)溶解掉芯片封裝而不會(huì)影響芯片及連線.該過程一般在非常干燥的條件下進(jìn)行,因?yàn)樗拇嬖诳赡軙?huì)侵蝕已暴露的鋁線連接. 接著在超聲池里先用丙酮清洗該芯片以除去殘余硝酸,然后用清水清洗以除去鹽分并干燥.沒有超聲池,一般就跳過這一步.這種情況下,芯片表面會(huì)有點(diǎn)臟,但是不太影響紫外光對(duì)芯片的操作效果. 最后一步是尋找保護(hù)熔絲的位置并將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下.一般用一臺(tái)放大倍數(shù)至少100倍的顯微鏡,從編程電壓輸入腳的連線跟蹤進(jìn)去,來尋找保護(hù)熔絲.若沒有顯微鏡,則采用將芯片的不同部分暴露到紫外光下并觀察結(jié)果的方式進(jìn)行簡(jiǎn)單的搜索.操作時(shí)應(yīng)用不透明的紙片覆蓋芯片以保護(hù)程序存儲(chǔ)器不被紫外光擦除.將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下5~10分鐘就能破壞掉保護(hù)位的保護(hù)作用,之后,使用簡(jiǎn)單的編程器就可直接讀出程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容. 對(duì)于使用了防護(hù)層來保護(hù)EEPROM單元的單片機(jī)來說,使用紫外光復(fù)位保護(hù)電路是不可行的.對(duì)于這種類型的單片機(jī),一般使用微探針技術(shù)來讀取存儲(chǔ)器內(nèi)容.在芯片封裝打開后,將芯片置于顯微鏡下就能夠很容易的找到從存儲(chǔ)器連到電路其它部分的數(shù)據(jù)總線.由于某種原因,芯片鎖定位在編程模式下并不鎖定對(duì)存儲(chǔ)器的訪問.利用這一缺陷將探針放在數(shù)據(jù)線的上面就能讀到所有想要的數(shù)據(jù).在編程模式下,重啟讀過程并連接探針到另外的數(shù)據(jù)線上就可以讀出程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的所有信息. 還有一種可能的攻擊手段是借助顯微鏡和激光切割機(jī)等設(shè)備來尋找保護(hù)熔絲,從而尋查和這部分電路相聯(lián)系的所有信號(hào)線.由于設(shè)計(jì)有缺陷,因此,只要切斷從保護(hù)熔絲到其它電路的某一根信號(hào)線,就能禁止整個(gè)保護(hù)功能.由于某種原因,這根線離其它的線非常遠(yuǎn),所以使用激光切割機(jī)完全可以切斷這根線而不影響臨近線.這樣,使用簡(jiǎn)單的編程器就能直接讀出程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容. 雖然大多數(shù)普通單片機(jī)都具有熔絲燒斷保護(hù)單片機(jī)內(nèi)代碼的功能,但由于通用低檔的單片機(jī)并非定位于制作安全類產(chǎn)品,因此,它們往往沒有提供有針對(duì)性的防范措施且安全級(jí)別較低.加上單片機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合廣泛,銷售量大,廠商間委托加工與技術(shù)轉(zhuǎn)讓頻繁,大量技術(shù)資料外瀉,使得利用該類芯片的設(shè)計(jì)漏洞和廠商的測(cè)試接口,并通過修改熔絲保護(hù)位等侵入型攻擊或非侵入型攻擊手段來讀取單片機(jī)的內(nèi)部程序變得比較容易. 4應(yīng)對(duì)單片機(jī)破解的幾點(diǎn)建議 任何一款單片機(jī)從理論上講,攻擊者均可利用足夠的投資和時(shí)間使用以上方法來攻破.所以,在用單片機(jī)做加密認(rèn)證或設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)盡量加大攻擊者的攻擊成本和所耗費(fèi)的時(shí)間.這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)該始終牢記的基本原則.除此之外,還應(yīng)注意以下幾點(diǎn): (1)在選定加密芯片前,要充分調(diào)研,了解單片機(jī)破解技術(shù)的新進(jìn)展,包括哪些單片機(jī)是已經(jīng)確認(rèn)可以破解的.盡量不選用已可破解或同系列、同型號(hào)的芯片. (2)盡量不要選用MCS51系列單片機(jī),因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)在國(guó)內(nèi)的普及程度最高,被研究得也最透. (3)產(chǎn)品的原創(chuàng)者,一般具有產(chǎn)量大的特點(diǎn),所以可選用比較生僻、偏冷門的單片機(jī)來加大仿冒者采購(gòu)的難度. (4)選擇采用新工藝、新結(jié)構(gòu)、上市時(shí)間較短的單片機(jī),如ATMELAVR系列單片機(jī)等. (5)在設(shè)計(jì)成本許可的條件下,應(yīng)選用具有硬件自毀功能的智能卡芯片,以有效對(duì)付物理攻擊. (6)如果條件許可,可采用兩片不同型號(hào)單片機(jī)互為備份,相互驗(yàn)證,從而增加破解成本. (7)打磨掉芯片型號(hào)等信息或者重新印上其它的型號(hào),以假亂真. 當(dāng)然,要想從根本上防止單片機(jī)被解密,程序被盜版等侵權(quán)行為發(fā)生,只能依靠法律手段來保障.