本帖最后由 dffzh 于 2025-5-15 14:32 编辑
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@21小跑堂
有时候为了防止MCU出厂程序(固件)被抄袭,会通过一些手段进行程序加密,那常用的MCU程序加密方法包括哪些呢?总结了一下,主要包括硬件、软件和混合加密三类,下面将逐一介绍。 一、硬件加密方法 1、内置闪存读写保护 原理: 通过配置芯片的Option Bytes(选项字节)启用读保护(RDP)和写保护(WRP)。 例如常见的STM32,其RDP就分为三个等级: 级别0:无保护; 级别 1:禁止调试接口直接读取Flash,解除保护会触发全片擦除; 级别 2:永久禁用调试接口(不可逆)。 如下截图来源于STM32Fxx系列的中文参考手册:
操作: 使用工具(如STM32CubeProgrammer)配置RDP和WRP; 或在代码中通过HAL库进行动态设置(需复位生效)。 2、使用外部加密芯片 原理: MCU与外部加密芯片(如Microchip的ATECC608A,INZOTEK的ICP209等)交互验证合法性,例如通过随机数生成与校验算法确认芯片存在。 应用场景: 适用于高安全性需求,如支付设备或关键算法保护。 3、烧断数据总线或引脚 原理: 物理破坏调试接口(如JTAG/SWD)或熔断特定引脚,阻止外部访问。 缺点: 行为不可逆,并且可能会损坏芯片,还可能通过芯片拆解**,不建议使用。
二、软件加密方法 1、唯一标识(UID)加密 原理: 利用MCU出厂时内置的唯一ID(如STM32或者GD32的96位UID),在程序启动时校验ID合法性: 基础实现: 将UID存储于Flash,运行时比对; 增强方案: 将UID通过加密算法(如AES)处理后分散存储,运行时组合验证。 优势: 低成本,易实现,适合防复制场景。 现在很多32位MCU,都支持加密算法,比如STM32F4系列的加密处理器CRYP模块:
再比如PIC单片机的PIC32MZ、PIC32MK等较新的高性能系列的AES硬件模块,支持AES-256(以及AES-128/192),提供高速加解密(ECB/CBC/OFB/CTR等模式):
2、程序固件加密 原理: 将程序编译为密文存储,运行时解密至RAM执行。 应用: 适用于外部Flash启动的芯片,通过硬件加速解密实现边运行边解密。
三、混合加密方案 1、读保护 + UID加密 操作步骤: 启用RDP Level1防止调试接口读取; 在程序中嵌入UID校验逻辑,若UID不匹配则锁定功能。 增强措施:结合哈希算法或非对称加密处理UID,避免明文存储。 2、Bootloader加密 原理: 在Bootloader中集成解密程序,升级固件时验证签名(令牌)并解密烧录,防止非法固件注入。
四、芯片厂商特定方案 1、STM32系列(意法半导体) 使用RDP和WRP保护Flash,并通过HAL库配置OptionBytes; 可以查看前文截图。 2、GD32系列(兆易创新) 通过FMC(闪存控制器)外设设置安全保护状态,类似STM32的RDP机制,如下图为GD32F4xx系列的数据手册截图信息:
3、NXP系列(恩智浦) LPC系列采用CRP(代码读保护)配置字,写入特定地址后禁用调试接口,如下图为LPC408X_7X系列的数据手册截图信息:
其他MCU厂商的保护机制可以参考其对应的数据手册。
通过综合硬件保护+软件算法+厂商方案,开发者可以根据项目需求选择最合适的加密策略。例如,消费类产品可采用UID+读保护的方案,而更高级别的应用场景推荐外部加密芯片+固件加密的组合方案。
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探究讨论MCU程序加密的几种常用方式的解读和优劣势。