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簡單分析一下MCU破解技術

發布時間:2017-12-26 責任編輯:lina

【導讀】MCU的安全等級正在逐步提升,一些公司甚至推出了安全主控,這是很好的現象,說明大家越來越重視嵌入式領域的信息安全和程序安全了。但對于很多特殊行業,比如消費類電子產品,低成本的通訊模塊、電源控制模塊等等,迫于成本壓力以及更新換代速度問題,都無法使用更安全的主控MCU,有很大一部分產品甚至還在使用51單片機。


大家可能都知道破解51單片機是很容易的,但為什么容易,又是如何來破解的,可能很多人就不大清楚了,我在這里結合網上一些前輩整理的資料,和自己的經驗,對MCU破解技術做個簡單分析。


大家不要把解密想的很復雜,他不像研發一款產品那樣,先確定客戶需求或者新產品主要功能,然后立項確定技術指標,分配軟硬件開發任務,基于硬件調試程序,然后驗證功能,測試bug,還要做環境試驗。行業里解密的方法有很多,每個人破解的思路也不一樣。但是大致分為幾種。

1

軟件破解

利用軟件破解目標單片機的方法,利用這種方法,不會對目標MCU元器件造成物理損傷。主要是對WINBONGD,SYNCMOS單片機和GAL門陣列,這種利用軟件解密設備,按照一定的步驟操作,執行片內的程序送到片外的指令,然后用解密的設備進行截獲,這樣芯片內部的程序就被解密完成了(GAL采用邏輯猜測),就可以得到加密單片機中的程序。

2

硬件破解

流程如下:

1、測試

使用高檔編程器等設備測試芯片是否正常,并把配置字保存。

2、開蓋

采用手工或專用開蓋設備進行開蓋處理,這里說的開蓋并不是說單片機或者其他MCU真有一個蓋。簡單解釋一下,MCU其實是一個大規模集成電路,它是由N個電路組合而成的,而晶圓就是搭載集成電路的載體。將晶圓進行封裝后,就形成了我們日常所用的IC芯片,封裝形式可以有多種,比如TSSOP28、QFN28等,大家可以自己去百度搜索,這里不再復述。

3、做電路修改

對不同芯片,提供對應的圖紙,讓廠家做電路修改,目的是讓MCU的存儲區變得可讀。有些MCU默認不允許讀出Flash或者E2PROM中的數據,因為有硬件電路做保護,而一旦切斷加密連線,程序就暴露可讀了。如圖2所示

4、讀程序

取回修改過的MCU,直接用編程器讀出程序,可以是HEX文件,或者BIN文件。

5、燒寫樣片給客戶

按照讀出的程序和配置,燒寫到目標MCU中,這樣就完成了MCU的破解。 至此,硬件破解法成功完成。

3

軟硬兼施

采用軟件和硬件結合的方法,需要對芯片的內部結構非常的熟悉。

另外還有其他一些破解技術,例如電子探測攻擊、過錯產生技術等等,但是最終目的只有一個,就是能夠模仿出目標MCU的功能就可以了。

看到這里大家應該明白一個道理,破解MCU并不能做到把MCU中的程序原封不動的還原出來。目前的技術也做不到,至少國內應該做不到。針對以上情況,加密芯片應運而生,初期確實能很好的保護MCU的安全,但很快就被找到了漏洞。

我舉個實際破解的例子分析一下,大家就能夠明白了。

加密原理:

MCU和加密芯片各存儲一條認證秘鑰,存儲同樣的加密算法;

MCU產生隨機數發給加密芯片,后者用秘鑰加密后將密文返回,此時MCU解密后,比對明文是否和生成的隨機數相等。如果相等,程序正常運行;如果不相等,出錯處理。

因為盜版商沒有這條秘鑰,加密芯片與MCU交互的數據又是隨機變化的,無法找到規律,所以只能把加密芯片的程序破解了,再復制一片加密芯片才能讓MCU的程序跑起來。而加密芯片不同于通用MCU,它內部有很多安全機制,破解難度非常大。

這種加密方案看似非常安全,但其實還是有漏洞的。

破解方法:

首先按照第二種破解方法,獲取到MCU的HEX文件。此處省略N步,不再復述。

使用軟件進行HEX反編譯,反編譯軟件目前有很多。

在反編譯的程序中,找到對比點,比如圖3所示,CJNE語句可能就是這個對比點。因此只要把箭頭2那行語句刪除,然后重新把匯編語言下載到MCU中,破解工作就完成了。此時即使沒有加密芯片,MCU也能正常運行了。

對MCU破解技術做個簡單分析

其實原因很簡單。MCU是要對加密芯片的返回值進行判斷的,那么不讓他做判斷,這樣一來不管加密芯片返回值是什么,程序都能正常運行。

因此這種加密方案很快就被破解了。當然也不是這么絕對,因為有些MCU即使剖片也不能獲得里面的HEX或者BIN文件,所以這種破解方案也要看MCU的安全等級夠不夠高。但是足以說明一個問題,這種通過對比加密結果來實現加密的方案,安全等級還是不夠高,還是有破解漏洞的。

因為篇幅有限,本期只做解密技術的簡單介紹。所謂知己知彼,百戰百勝,唯有了解了破解技術,才能更有效的做加密防護。





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