什么是單片機解密

單片機解密又叫芯片解密，單片機破解，芯片破解，IC解密，但是這嚴(yán)格說來這幾種稱呼都不科學(xué)，但已經(jīng)成了習(xí)慣叫法，我們把CPLD解密，DSP解密都習(xí)慣稱為單片機解密。

單片機（MCU）一般都有內(nèi)部EEPROM/FLASH供用戶存放程序和工作數(shù)據(jù)。什么叫單片機解密呢？如果要非法讀出里的程式，就必需解開這個密碼才能讀出來，這個過程通常稱為單片機解密或芯片加密。為了防止未經(jīng)授權(quán)訪問或拷貝單片機的機內(nèi)程序，大部分單片機都帶有加密鎖定位或者加密字節(jié)，以保護片內(nèi)程序;如果在編程時加密鎖定位被使能（鎖定），就無法用普通編程器直接讀取單片機內(nèi)的程序，單片機攻擊者借助專用設(shè)備或者自制設(shè)備，利用單片機芯片設(shè)計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，獲取單片機內(nèi)程序這就叫單片機解密。大部分單片機程式寫進單片機后，工程師們?yōu)榱朔乐顾朔欠ūI用（侵權(quán)），所以給加密，以防他人讀出里面的程式。

AT89C51單片機解密原理

單片機解密簡單就是擦除單片機片內(nèi)的加密鎖定位。由于AT89C系列單片機擦除操作時序設(shè)計上的不合理。使在擦除片內(nèi)程序之前首先擦除加密鎖定位成為可能。

AT89C系列單片機擦除操作的時序為：擦除開始----》擦除操作硬件初始化（10微秒）----》擦除加密鎖定位（50----200微秒）---》擦除片內(nèi)程序存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)（10毫秒）-----》擦除結(jié)束。如果用程序監(jiān)控擦除過程，一旦加密鎖定位被擦除就終止擦除操作，停止進一步擦除片內(nèi)程序存儲器，加過密的單片機就變成沒加密的單片機了。片內(nèi)程序可通過總線被讀出。

對于AT89C系列單片機有兩種不可破解的加密方法。

一、永久性地破壞單片機的加密位的加密方法。簡稱OTP加密模式。

二、永久性地破壞單片機的數(shù)據(jù)總線的加密方法。簡稱燒總線加密模式。AT89C系列單片機OTP加密模式原理這種編程加密算法燒壞加密鎖定位（把芯片內(nèi)的硅片擊穿），面不破壞其它部分，不占用單片機任何資源。加密鎖定位被燒壞后不再具有擦除特性，89C51/52/55有3個加密位進一步增加了加密的可靠性。一旦用OTP模式加密后，單片機片內(nèi)的加密位和程序存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)就不能被再次擦除，89C51/52/55單片機就好象變成了一次性編程的OTP型單片機一樣。

如果用戶程序長度大于89C51單片機片內(nèi)存儲器的容量，也可使用OPT模式做加密，

具體方法如下：

1、按常規(guī)擴展一片大容量程序存儲器，如27C512（64K）。

2、把關(guān)鍵的程序部分安排在程序的前4K中。

3、把整個程序?qū)懭?7C512，再把27C512的前4K填充為0。

4、把程序的前4K固化到AT89C51中，用OPT模式做加密。

5、把單片機的EA腳接高電平。這樣程序的前4K在單片機內(nèi)部運行，后60K在片外運行。盜版者無法讀出程序的前4K程序，即使知道后60K也無濟于事。

AT89C系列單片機煉總線加密模式原理因為單片機片內(nèi)的程序代碼最終都要通過數(shù)據(jù)總線讀出，如果指導(dǎo)單片機的數(shù)據(jù)總線的其中一條線永久性地破壞，解密者即使擦除了加密位，也無法讀出片內(nèi)的程序的正確代碼。89C1051/2051的數(shù)據(jù)總線為P1口燒總線模式燒壞89C2051的P1.0端口，原程序代碼為02H、01H、00H。讀出的數(shù)據(jù)則為03H，01H，00H。其中最低位始終為1，讀出的程序代碼顯然為錯碼。這種加密模式用于加密89C1051/2051單片機。缺點是占用單片機的資源。開發(fā)設(shè)計人員在設(shè)計單片機硬件系統(tǒng)時只要預(yù)留出口線P1.0不用，以后就可用燒總線模式對單片機加密。

單片機解密方法

目前芯片解密有兩種方法，一種是以軟件為主，稱為非侵入型攻擊，要借助一些軟件，如類似編程器的自制設(shè)備，這種方法不破壞母片（解密后芯片處于不加密狀態(tài)）；還有一種是以硬件為主，輔助軟件，稱為侵入型攻擊，這種方法需要剝開母片（開蓋或叫開封，decapsulation），然后做電路修改（通常稱FIB：focused ion beam），這種破壞芯片外形結(jié)構(gòu)和芯片管芯線路只影響加密功能，不改變芯片本身功能。

侵入型攻擊的第一步是揭去芯片封裝（簡稱“開蓋”有時候稱“開封”，英文為“DECAP”，decapsulation）。有兩種方法可以達到這一目的：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試夾具上，借助綁定臺來操作。

目前單片機解密方法主要如下：

（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行攻擊。軟件攻擊取得成功的一個典型事例是對早期AT89CATMEL系列單片機的攻擊。攻擊者利用了該系列單片機擦除操作時序設(shè)計上的漏洞，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)程序存儲器數(shù)據(jù)的操作，從而使加過密的單片機變成沒加密的單片機，然后利用編程器讀出片內(nèi)程序。目前在其他加密方法的基礎(chǔ)上，可以研究出一些設(shè)備，配合一定的軟件，來做軟件攻擊。近期國內(nèi)出現(xiàn)了了一種51單片機解密設(shè)備（成都一位高手搞出來的），這種解密器主要針對SyncMosWinbond，在生產(chǎn)工藝上的漏洞，利用某些編程器定位插字節(jié)，通過一定的方法查找芯片中是否有連續(xù)空位，也就是說查找芯片中連續(xù)的FF FF字節(jié)，插入的字節(jié)能夠執(zhí)行把片內(nèi)的程序送到片外的指令，然后用解密的設(shè)備進行截獲，這樣芯片內(nèi)部的程序就被解密完成了。

（２） 電子探測攻擊

該技術(shù)通常以高時間分辨率來監(jiān)控處理器在正常操作時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施攻擊。因為單片機是一個活動的電子器件，當(dāng)它執(zhí)行不同的指令時，對應(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量儀器和數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法分析和檢測這些變化，即可獲取單片機中的特定關(guān)鍵信息。目前RF編程器可以直接讀出老的型號的加密MCU中的程序，就是采用這個原理。

（３）過錯產(chǎn)生技術(shù)

該技術(shù)使用異常工作條件來使處理器出錯，然后提供額外的訪問來進行攻擊。使用最廣泛的過錯產(chǎn)生攻擊手段包括電壓沖擊和時鐘沖擊。低電壓和高電壓攻擊可用來禁止保護電路工作或強制處理器執(zhí)行錯誤操作。時鐘瞬態(tài)跳變也許會復(fù)位保護電路而不會破壞受保護信息。電源和時鐘瞬態(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、干擾單片機以達到攻擊目的。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)體測試設(shè)備、顯微鏡和微定位器，在專門的實驗室花上幾小時甚至幾周時間才能完成。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，被攻擊的單片機不會被物理損壞。在某些場合非侵入型攻擊是特別危險的，這是因為非侵入型攻擊所需設(shè)備通常可以自制和升級，因此非常廉價。大部分非侵入型攻擊需要攻擊者具備良好的處理器知識和軟件知識。與之相反，侵入型的探針攻擊則不需要太多的初始知識，而且通常可用一整套相似的技術(shù)對付寬范圍的產(chǎn)品。因此，對單片機的攻擊往往從侵入型的反向工程開始，積累的經(jīng)驗有助于開發(fā)更加廉價和快速的非侵入型攻擊技術(shù)。