2020年 08月 30日 星期日
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单片机怎么解密? 单片机解密技术大全

来源:未知     作者:威廉希尔     发布时间:2020-08-30 11:20         

  本文主要介绍了单片机内部密码破解的常用方法,详解单片机破解的方式和步骤,简单阐述了对于单片机破解的几点看法。

  芯片解密又叫单片机解密,单片机破解,芯片破解,IC解密,我们把CPLD解密,DSP解密都习惯称为芯片解密。单片机者借助专用或自制设备,利用单片机芯片设计上的漏洞或软件缺陷,通过多种技术手段提取关键信息,获得单片机内的程序即为芯片解密技术。

  芯片解密属于法律边缘的行业,但仁者见仁智者见智。某负责人表示,芯片解密只是一把刀,本身并没有对错,不过是握在谁的手里,拿刀去做什么,才最终决定了其性质的好坏。

  撇开芯片解密的性质不谈,就芯片解密技术本身来说,也是一种精密复杂的高端科技,需要破解人员具有扎实的逆向工程知识及丰富的解密经验。否则,很可能解密失败,赔了“母片”又折兵。

  单片机(Microcontroller)一般都有内部ROM/EEPROM/FLASH供用户存放程序。为了防止未经授权访问或拷贝单片机的机内程序,大部分单片机都带有加密锁定位或者加密字节,以片内程序。如果在编程时加密锁定位被使能(锁定),就无法用普通编程器直接读取单片机内的程序,这就是所谓拷贝或者说锁定功能。事实上,这样的措施很脆弱,很容易被破解。单片机者借助专用设备或者自制设备,利用单片机芯片设计上的漏洞或软件缺陷,通过多种技术手段,就可以从芯片中提取关键信息,获取单片机内程序。因此,作为电子产品的设计工程师非常有必要了解当前单片机的最新技术,做到知己知彼,心中有数,才能有效防止自己花费大量和时间辛辛苦苦设计出来的产品被人家一夜之间仿冒的事情发生。

  该技术通常使用处理器通信接口并利用协议、加密算法或这些算法中的安全漏洞来进行。软件取得成功的一个典型事例是对早期ATMEL AT89C系列单片机的。者利用了该系列单片机擦除操作时序设计上的漏洞,使用自编程序在擦除加密锁定位后,停止下一步擦除片内程序存储器数据的操作,从而使加过密的单片机变成没加密的单片机,然后利用编程器读出片内程序。目前在其他加密方法的基础上,可以研究出一些设备,配合一定的软件,来做软件。近期国内出现了了一种51单片机解密设备(成都一位高手搞出来的),这种解密器主要针对SyncMos. Winbond,在生产工艺上的漏洞,利用某些编程器定位插字节,通过一定的方法查找芯片中是否有连续空位,也就是说查找芯片中连续的FF FF字节,插入的字节能够执行把片内的程序送到片外的指令,然后用解密的设备进行截获,这样芯片内部的程序就被解密完成了。

  该技术通常以高时间分辨率来处理器在正常操作时所有电源和接口连接的模拟特性,并通过它的电磁辐射特性来实施。因为单片机是一个活动的电子器件,当它执行不同的指令时,对应的电源功率消耗也相应变化。这样通过使用特殊的电子测量仪器和数学统计方法分析和检测这些变化,即可获取单片机中的特定关键信息。目前RF编程器可以直接读出老的型号的加密MCU中的程序,就是采用这个原理。

  该技术使用异常工作条件来使处理器出错,然后提供额外的访问来进行。使用最广泛的产生手段包括电压冲击和时钟冲击。低电压和高电压可用来电工作或强制处理器执行错误操作。时钟瞬态跳变也许会复位电而不会受信息。电源和时钟瞬态跳变可以在某些处理器中影响单条指令的解码和执行。

  为了方便起见,人们将以上四种技术分成两类,一类是侵入型(物理),这类需要封装,然后借助半导体测试设备、显微镜和微定位器,在专门的实验室花上几小时甚至几周时间才能完成。所有的微探针技术都属于侵入型。另外三种方法属于非侵入型,被的单片机不会被物理损坏。在某些场合非侵入型是特别的,这是因为非侵入型所需设备通常可以自制和升级,因此非常廉价。大部分非侵入型需要者具备良好的处理器知识和软件知识。与之相反,侵入型的探针则不需要太多的初始知识,而且通常可用一整套相似的技术对付宽范围的产品。因此,对单片机的往往从侵入型的反向工程开始,积累的经验有助于开发更加廉价和快速的非侵入型技术。

  侵入型的第一步是揭去芯片封装(简称“开盖”有时候称“开封”,英文为 “DECAP”,decapsulation)。有两种方法可以达到这一目的:第一种是完全溶解掉芯片封装,金属连线。第二种是只移掉硅核的塑料封装。第一种方法需要将芯片绑定到测试夹具上,借助绑定台来操作。第二种方法除了需要具备者一定的知识和必要的技能外,还需要个人的智慧和耐心,但操作起来相对比较方便,完全家庭中操作。

  芯片的塑料可以用小刀揭开,芯片周围的环氧树脂可以用浓硝酸腐蚀掉。热的浓硝酸会溶解掉芯片封装而不会影响芯片及连线。该过程一般在非常干燥的条件下进行,因为水的存在可能会已的铝线连接 (这就可能造成解密失败)。 最后一步是寻找熔丝的并将熔丝在紫外光下。一般用一台放大倍数至少100倍的显微镜,从编程电压输入脚的连线进去,来寻找熔丝。若没有显微镜,则采用将芯片的不同部分到紫外光下并观察结果的方式进行简单的搜索。操作时应用不透明的纸片覆盖芯片以程序存储器不被紫外光擦除。将熔丝在紫外光下5~10分钟就能掉位的作用,之后,使用简单的编程器就可直接读出程序存储器的内容。

  对于使用了防护层来EEPROM单元的单片机来说,使用紫外光复位电是不可行的。对于这种类型的单片机,一般使用微探针技术来读取存储器内容。在芯片封装打开后,将芯片置于显微镜下就能够很容易的找到从存储器连到电其它部分的数据总线。由于某种原因,芯片锁定位在编程模式下并不锁定对存储器的访问。利用这一缺陷将探针放在数据线的就能读到所有想要的数据。在编程模式下,重启读过程并连接探针到另外的数据线上就可以读出程序和数据存储器中的所有信息。

  入型的第一步是揭去芯片封装(简称“开盖”有时候称“开封”,英文为“DECAP”,decapsulation)。有两种方法可以达到这一目的:第一种是完全溶解掉芯片封装,金属连线。第二种是只移掉硅核的塑料封装。第一种方法需要将芯片绑定到测试夹具上,借助绑定台来操作。第二种方法除了需要具备者一定的知识和必要的技能外,还需要个人的智慧和耐心,但操作起来相对比较方便。

  芯片的塑料可以用小刀揭开,芯片周围的环氧树脂可以用浓硝酸腐蚀掉。热的浓硝酸会溶解掉芯片封装而不会影响芯片及连线。该过程一般在非常干燥的条件下进行,因为水的存在可能会已的铝线连接(这就可能造成解密失败)。

  接着在超声池里先用丙酮清洗该芯片以除去硝酸,然后用清水清洗以除去盐分并干燥。没有超声池,一般就跳过这一步。这种情况下,芯片表面会有点脏,但是不太影响紫外光对芯片的操作效果。

  最后一步是寻找熔丝的并将熔丝在紫外光下。一般用一台放大倍数至少100倍的显微镜,从编程电压输入脚的连线进去,来寻找熔丝。若没有显微镜,则采用将芯片的不同部分到紫外光下并观察结果的方式进行简单的搜索。操作时应用不透明的纸片覆盖芯片以程序存储器不被紫外光擦除。将熔丝在紫外光下5~10分钟就能掉位的作用,之后,使用简单的编程器就可直接读出程序存储器的内容。

  对于使用了防护层来EEPROM单元的单片机来说,使用紫外光复位电是不可行的。对于这种类型的单片机,一般使用微探针技术来读取存储器内容。在芯片封装打开后,将芯片置于显微镜下就能够很容易的找到从存储器连到电其它部分的数据总线。由于某种原因,芯片锁定位在编程模式下并不锁定对存储器的访问。利用这一缺陷将探针放在数据线的就能读到所有想要的数据。在编程模式下,重启读过程并连接探针到另外的数据线上就可以读出程序和数据存储器中的所有信息。

  还有一种可能的手段是借助显微镜和激光切割机等设备来寻找熔丝,从而寻查和这部分电相联系的所有信号线。由于设计有缺陷,因此,只要切断从熔丝到其它电的某一根信号线(或切割掉整个加密电)或连接1~3根金线(通常称FIB:focused ion beam),就能整个功能,这样,使用简单的编程器就能直接读出程序存储器的内容。虽然大多数普通单片机都具有熔丝烧断单片机内代码的功能,但由于通用低档的单片机并非定位于制作安全类产品,因此,它们往往没有提供有针对性的防范措施且安全级别较低。加上单片机应用场合广泛,销售量大,厂商间委托加工与技术转让频繁,大量技术资料外泻,使得利用该类芯片的设计漏洞和厂商的测试接口,并通过修改熔丝位等侵入型或非侵入型手段来读取单片机的内部程序变得比较容易。

  单片机加解密可划分为两大类,一类是硬件加解密,一类是软件加解密。硬件加密,对于单片机来说,一般是单片机厂商将加密熔丝固化在IC内,熔丝有加密状态及不加密状态,如果处于加密状态,一般的工具是读取不了IC里面的程序内容的,要读取其内容,这就涉及到硬件解密,必须有专业的硬件解密工具及专业的工程师。

  其实任何一款单片机从理论上讲,者均可利用足够的投资和时间使用以上方法来攻破。这是系统设计者应该始终牢记的基本原则,因此,作为电子产品的设计工程师非常有必要了解当前单片机的最新技术,做到知己知彼,心中有数,才能有效防止自己花费大量和时间辛辛苦苦设计出来的产品被人家一夜之间仿冒的事情发生。

  虽然大多数普通单片机都具有熔丝烧断单片机内代码的功能,但由于通用低档的单片机并非定位于制作安全类产品,因此,它们往往没有提供有针对性的防范措施且安全级别较低。加上单片机应用场合广泛,销售量大,厂商间委托加工与技术转让频繁,大量技术资料外泻,使得利用该类芯片的设计漏洞和厂商的测试接口,并通过修改熔丝位等侵入型或非侵入型手段来读取单片机的内部程序变得比较容易。

  众所周知,目前凡是涉及到单片机解密的领域一般都是进行产品复制的,真正用来做研究学习的,不能说没有,但是相当罕见。所以,想破解单片机解密芯片破解,就得知道单片机解密芯片破解的原理。因此对于想要破解单片机的人来说,好好学学才是正道。

      威廉希尔