MCU 破解技術分析

　　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(yè)，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(fā)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(fā)任務，基于硬件調試程序，然后驗證功能，測試bug，還要做環(huán)境試驗。行業(yè)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。

　　第一種：

　　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(zhí)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。

　　第二種：硬件破解法，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(guī)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。

　　開蓋之后的效果如圖1所示。

　　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(qū)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

　　(切割掉加密熔絲，這樣就可以直接讀出芯片內部程序)

　　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。

　　第三種：

　　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(fā)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(guī)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：

　　1、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。

　　2、使用軟件進行HEX反編譯，反編譯軟件目前有很多。

　　3、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。

　　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(zhàn)百勝，唯有了解了破解技術，才能更有效的做加密防護。下一期，我們會針對常見破解技術，重點講解我曾經用過的國內一家公司的加密芯片產品是如何做到加密防護的。