芯片解密方法概述

芯片解密方法概述

芯片解密(IC解密)，又称为单片机解密，就是通过一定的设备和方法，直接得到加密单片机中的烧写文件，可以自己复制烧写芯片或反汇编后自己参考研究。

目前芯片解密有两种方法，一种是以软件为主，称为非侵入型攻击，要借助一些软件，如类似编程器的自制设备，这种方法不破坏母片（解密后芯片处于不加密状态）；还有一种是以硬件为主，辅助软件，称为侵入型攻击，这种方法需要剥开母片（开盖或叫开封，decapsulation），然后做电路修改(通常称FIB：focused ion beam)，这种破坏芯片外形结构和芯片管芯线路只影响加密功能，不改变芯片本身功能。

单片机解密常用方法

单片机（MCU）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，以保护片内程序。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，这就是所谓单片机加密或者说锁定功能。事实上，这样的保护措施很脆弱，很容易被破解。单片机攻击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攻击的最新技术，做到知己知彼，心中有数，才能有效防止自己花费大量金钱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。

目前，单片机解密主要有四种技术，分别是：

一、软件攻击

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攻击。软件攻击取得成功的一个典型事例是对早期ＡＴＭＥＬＡＴ８９Ｃ５１系列单片机的攻击。攻击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，来做软件攻击。

近期国内出现了了一种51单片机解密设备，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。

二、电子探测攻击

该技术通常以高时间分辨率来监控处理器在正常操作时所有电源和接口连接的模拟特性，并通过监控它的电磁辐射特性来实施攻击。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。

三、过错产生技术

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攻击。使用最广泛的过错产生攻击手段包括电压冲击和时钟冲击。低电压和高电压攻击可用来禁止保护电路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保护电路而不会破坏受保护信息。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。

四、探针技术

该技术是直接暴露芯片内部连线，然后观察、操控、干扰单片机以达到攻击目的。

为了方便起见，人们将以上四种攻击技术分成两类，一类是侵入型攻击（物理攻击），这类攻击需要破坏封装，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攻击。另外三种方法属于非侵入型攻击，被攻击的单片机不会被物理损坏。在某些场合非侵入型攻击是特别危险的，这是因为非侵入型攻击所需设备通常可以自制和升级，因此非常廉价。

大部分非侵入型攻击需要攻击者具备良好的处理器知识和软件知识。与之相反，侵入型的探针攻击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，对单片机的攻击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攻击技术。

单片机解密,芯片解密是否存在风险?

这个是我们和客户都非常关心的问题，我们都希望快速的一次性解密成功，但是由于解密不是个非常简单的劳工，遇到的各种不可预见的问题很多，即使是同样的芯片，使用设计者采用的不同加密手段，需要解密的手段也需要不同。我们下面结合我们解密的经验，详细谈谈这些可能。

单片机解密存在失败的概率，从我们解密的经验来看，按概率来讲，大概存在1％单片机解密的失败概率，存在0.3％的损坏母片的概率。所以我们不保证100％解密成功，也不保证100％不破坏母片，请客户慎重考虑这种风险。

但是我们对解密失败的原因进行了认真总结(下面写了一些，有些涉及核心技术的我们没有列出），并尽量采用了降低这种概率的一系列办法，目前失败的概率愈来愈低，并且我们承诺失败不收客户任何费用。下面分析解密失败的原因和损坏母片的可能性问题。

单片机解密失败的原因：

1.DECAP存在失败的可能(这种占解密失败原因的绝大部分）：

A.过腐蚀，PAD腐蚀坏，外部不能读出程序

B.芯片流片工艺不好，DECAP的时候容易腐蚀PASSVATION表层(钝化层），使管芯实效，外部无法读出程序

C.开盖的时候把PIN脚氧化（酸弄到管脚上了）

D.无意中弄断AL线

E.单片机机使用特殊封装材料，无法和酸反应

F.管芯特殊封装，不在芯片正中位置，极容易开坏

G:芯片封装的时候有杂质，无法进行化学反应。

2.FIB存在失败的可能：

A:芯片流片工艺小，位子没有找正确

B:FIB连线过长，离子注入失效

C:离子注入强度没有控制好

D:FIB设备存在问题（目前上海FIB设备基本是台湾或美国淘汰的，设备存在问题的概率还经常出现，但知道有问题还好，怕就怕做的过程中突然出现问题，当然这个概率极其的低）

3.其他单片机解密失败原因：

目前加密的最新技术不断出现（我们已经遇到过一片ATMEGA48的最近加密方式，你用编程器一读母片，母片程序就会改变！另外2007.6.12遇到过一款TINY13V的单片机，程序可以解密出，但是就是不能用）、编程器软件缺陷、芯片烧断过多管脚，并且烧断保护电路、低级的误操作都可能使解密失败；目前单片机的程序存储是靠内部电子作为介质来存储的，当芯片使用周期比较长或受到外部强磁场等环境的影响，失败的概率更高；另外带时序功能GAL解密，带有猜测性质，也存在失败的概率；如果采用纯软件的方式破解，和母片的编程软件、生产日期和编程方式甚至编程语言等有很大关系，也存在失败的概率。

上面的原因可能就造成单片机解密的失败。

对于单片机解密是否损坏母片？单片机解密解密存在损坏母片的概率，大概有0.3％的概率，所以也请客户考虑这种风险。

我们目前单片机解密有两种做法，一种是软件的方法（要借助类似编程器的自制设备），这种方法一般不破坏母片（解密后芯片处于不加密状态），但也存在误操作的可能（比如误擦除等），这种概率更低大概只有0.02％（我们目前只出现过一次，新手操作）；

还有一种是硬件为主，辅助软件，这种方法需要剥开母片（开盖或叫开封，decapsulation），然后做电路修改(通常称FIB：focused ion beam)，这种破坏芯片外形结构和芯片管芯线路(影响加密功能)，但不改变芯片本身功能，但在DECAP和FIB过程也存在破坏芯片的可能（具体见上面分析）。