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破解HCS12系列单片机的两种加密解密方法

来源:芯片解密-龙芯世纪   时间:2009-08-28   阅读:2194

       破解两种HCS12系列单片机加密解密方法
  在HCS12系列单片机中,有两种加密方法:完全加密和使用密码的加密。客户可以根据自己的要求以及使用场合,灵活选用。
  一.完全加密
  所谓完全加密,就是将芯片彻底的保护起来,屏蔽对芯片的所有读操作。在MC9S12DP256单片机中,加密是通过对某一Flash单元($FF0F)编程来实现的。加密后的芯片,BDM编程器对Flash的读操作就被禁止了。
  采用完全加密,读取ROM代码的可能性就不存在了,这是一种最为“安全”的加密方法。如果用户想修改ROM的内容,唯一的办法就是将Flash的内容全部擦除,这一操作可以通过BDM编程器来完成。
  使用BDM编程器擦除Flash ROM和EEPROM的过程与在普通模式下对片内的Flash ROM擦除操作过程基本一样,区别是对寄存器或是存储单元的读写要改由BDM命令来实现。通过BDM编程器将一连串完整的擦除指令序列送给单片机,就可将Flash ROM和EEPROM的内容全部擦除了。
  在全擦除操作完成后,BDM编程器将系统复位,系统会自动检查全擦除操作是否成功。如果成功,BDM状态寄存器的UNSEC位会自动置“1”,系统进入解密状态。
  由于系统靠检查Flash ROM和EEPROM是否清空来决定系统是否保持加密状态,所以,如果用户程序偶然将Flash ROM和EEPROM的内容全部擦除,那么系统也将自动解密。
  二.使用密码的加密
  为了留有读取ROM代码的可能,用户可以采用一种带有密码的加密方式。解密时,用户只要给出正确的密码(称为“后门密码”),就可以读写ROM,而不破坏其内容了。
  使用这种方法,用户需要在加密之前,设定4个字长的密码,并将其存放在Flash中,MC9S12DP256存放密码的Flash地址是从$FF00到$FF07。设定的密码可以随用户程序一起下载到芯片中。
  解密时,接受用户输入的密码并验证的工作只能由一个用户接口程序来完成的,不能使用BDM编程器。接口的方式没有限制,如SCI、SPI、IIC、MSCAN等等,只要用户能够将正确的密码输入,任何一种接口方式都是可以的,最为典型的接口是串口。
  需要注意,不管使用哪种方式将系统解密,解密后的系统虽然可以暂时读取Flash,但是由于单元$FF0F中的最后两位仍处于加密状态(全擦除后,“11”的组合仍为加密状态),系统在下次复位后,仍会回到加密的状态,所以为了彻底解密系统,必须改写这两位为“10”。
  灵活使用带密码的加密解密方法
  通过研究我们发现,使用带有密码的加密方式,看似给破解代码留有了可能性,但因为接受和验证密码都需要由用户程序完成,只要用户程序设计的可靠,这种可能性是很小的。
  为了增强用户接口程序的可靠性和灵活性,我们提出以下几种可能的设计思路:
  1.针对穷举密码的对策。MC9S12DP256的密码长达8个字节,如果不将密码限定在ASCII码的范围内,那么可以选择的密码数量将达到1.8*1019 种。为了防患破解者穷举密码,用户可以设定允许输入错误密码的次数,如果出错超过一定次数,接口程序就不再接收新的密码了。允许出错的次数可以根据安全需要和使用方便综合考虑。
  2.灵活的对外接口。使用密码加解密时,用户程序使用的对外接口是没有任何限制的。本文中的串口程序只是一例,MC9S12DP256片内集成了众多的接口模块,如SCI、SPI、IIC、MSCAN、J1850等等。使用哪一个接口,用户可以根据方便和安全考虑自己选择,这样也会使破解者难以入手。
  3.用户程序级密码验证。用户还可以给接口程序增设一级密码验证的步骤。只有通过该密码验证,才能进一步输入解密的密码。因为加密后,Flash ROM就无法读写了,用户程序可以将增设的密码也保存到Flash中,留待验证。另外,如果某一个模块既要作为接受密码的接口,又有其他的用途,也应该留有一个交互界面,在使用前让用户选择该模块的用途。
  4.远程加解密。在很多场合,用户对于单片机的控制是通过以太网等介质远程实现的,只要有相应的接口程序,能够远程对单片机进行加解密,这无疑会给用户的工作带来很大的方便。
  Flash在线编程技术的出现给单片机中的加密机制带来了很大的改变。通过对HCS12系列单片机加解密方法的分析,我们认为这种加解密的机制具有足够的安全性、以及灵活性。
  另外,使用密码解密的可靠性很高,实现的过程依赖于用户程序,只要精心设计接口程序,用户完全可以将这种风险降至最低。