三大破解MCU 技术全解析

MCU的安全等级正在逐步提升，一些公司甚至推出了安全主控，这是很好的现象，说明大家越来越重视嵌入式领域的信息安全和程序安全了。但对于很多特殊行业，比如消费类电子产品、低成本的通讯模块、电源控制模块等等，迫于成本压力以及更新换代速度问题，都无法使用更安全的主控MCU，有很大一部分产品甚至还在使用51单片机。

大家可能都知道破解51单片机是很容易的，但为什么容易，又是如何来破解的，可能很多人就不大清楚了，我在这里结合网上一些前辈整理的资料和自己的经验，对MCU破解技术做个简单分析。

 

大家不要把解密想的很复杂，他不像研发一款产品那样，先确定客户需求或者新产品主要功能，然后立项确定技术指标，分配软硬件开发任务，基于硬件调试程序，然后验证功能，测试bug，还要做环境试验。行业里解密的方法有很多，每个人破解的思路也不一样，但是大致分为几种。

 

一  软件破解

 

利用软件破解目标单片机的方法，利用这种方法，不会对目标MCU元器件造成物理损伤，主要是对WINBONGD、SYNCMOS单片机和GAL门阵列，这种利用软件解密的设备，按照一定的步骤操作，执行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(GAL采用逻辑猜测)，就可以得到加密单片机中的程序。

 

二 硬件破解
 

流程如下：

 

1、测试

 

使用高档编程器等设备测试芯片是否正常，并把配置字保存。

 

2、开盖

 

采用手工或专用开盖设备进行开盖处理，这里说的开盖并不是说单片机或者其他MCU真有一个盖。简单解释一下，MCU其实是一个大规模集成电路，它是由N个电路组合而成的，而晶圆就是搭载集成电路的载体。将晶圆进行封装后，就形成了我们日常所用的IC芯片，封装形式可以有多种，比如TSSOP28、QFN28等，大家可以自己去百度搜索，这里不再复述。

 

3、做电路修改

 

对不同芯片，提供对应的图纸，让厂家做电路修改，目的是让MCU的存储区变得可读。有些MCU默认不允许读出Flash或者E2PROM中的数据，因为有硬件电路做保护，而一旦切断加密连线，程序就暴露可读了。

 

4、读程序

 

取回修改过的MCU，直接用编程器读出程序，可以是HEX文件，或者BIN文件。

 

5、烧写样片给客户

 

按照读出的程序和配置，烧写到目标MCU中，这样就完成了MCU的破解。 至此，硬件破解法成功完成。

 

三  软硬兼施

 

采用软件和硬件结合的方法，需要对芯片的内部结构非常的熟悉。

 

另外还有其他一些破解技术，例如电子探测攻击、过错产生技术等等，但是最终目的只有一个，就是能够模仿出目标MCU的功能就可以了。

 

看到这里大家应该明白一个道理，破解MCU并不能做到把MCU中的程序原封不动的还原出来。目前的技术也做不到，至少国内应该做不到。针对以上情况，加密芯片应运而生，初期确实能很好的保护MCU的安全，但很快就被找到了漏洞。

 

我举个实际破解的例子分析一下，大家就能够明白了。

 

加密原理：

 

MCU和加密芯片各存储一条认证秘钥，存储同样的加密算法；

 

MCU产生随机数发给加密芯片，后者用秘钥加密后将密文返回，此时MCU解密后，比对明文是否和生成的随机数相等。如果相等，程序正常运行；如果不相等，出错处理。

 

因为盗版商没有这条秘钥，加密芯片与MCU交互的数据又是随机变化的，无法找到规律，所以只能把加密芯片的程序破解了，再复制一片加密芯片才能让MCU的程序跑起来。而加密芯片不同于通用MCU，它内部有很多安全机制，破解难度非常大。

 

这种加密方案看似非常安全，但其实还是有漏洞的。

 

破解方法：

 

首先按照第二种破解方法，获取到MCU的HEX文件。此处省略N步，不再复述。

 

使用软件进行HEX反编译，反编译软件目前有很多。

 

在反编译的程序中，找到对比点，CJNE语句可能就是这个对比点。因此只要把那行语句删除，然后重新把汇编语言下载到MCU中，破解工作就完成了。此时即使没有加密芯片，MCU也能正常运行了。

 

其实原因很简单。MCU是要对加密芯片的返回值进行判断的，那么不让它做判断，这样一来不管加密芯片返回值是什么，程序都能正常运行。

 

因此这种加密方案很快就被破解了。当然也不是这么绝对，因为有些MCU即使剖片也不能获得里面的HEX或者BIN文件，所以这种破解方案也要看MCU的安全等级够不够高。但是足以说明一个问题，这种通过对比加密结果来实现加密的方案，安全等级还是不够高，还是有破解漏洞的。