技术达人教你轻松破解MCU

时序攻击可用在安全保护是基于密码的微控制器，或使用确定数字的卡或密码来进行访问控制的系统，如达拉斯的iButton产品。这些系统中共有的风险是输入的连续数字在数据库进行再次校验。

首先明白MCU是什么——即结构与组成

Ⅰ：中央处理器CPU，包括运算器、控制器和寄存器组。是MCU内部的核心部件，由运算部件和控制部件两大部分组成。前者能完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送 *** 作，后者是按一定时序协调工作，是分析和执行指令的部件。

Ⅱ：存储器，包括ROM和RAM。ROM程序存储器，MCU的工作是按事先编制好的程序一条条循序执行的，ROM程序存储器即用来存放已编的程序（系统程序由制造厂家编制和写入）。存储数据掉电后不消失。ROM又分为片内存储器和片外（扩展）存储器两种。

 

RAM数据存储器，在程序运行过程中可以随时写入数据，又可以随时读出数据。存储数据在掉电后不能保持。RAM也分为片内数据存储器和片外（扩展）存储器两种。



MCU器件，除数字I/O端口外，还有ADC模拟量输入、输出端口，输入信号经内部A/D转换电路，变换为数字（频率）信号，再进行处理;对输出模拟量信号，则先经D/A转换后，再输出至外部电路。

再来谈几种如何破解MCU方法

　一、非侵入式攻击

不需要对元器件进行初始化。攻击时可以把元器件放在测试电路中分析，也可单独连接元器件。一旦成功，这种攻击很容易普及，并且重新进行攻击不需要很大的开销。另外，使用这种攻击不会留下痕迹。因此，这被认为是对任意元器件的硬件安全最大的威胁。同时，通常需要很多时间和精力来寻找对特定元器件的非侵入式攻击方法。这通常对元器件进行反向工程，包括反汇编软件和理解硬件版图。

非侵入式攻击可以是被动的或主动的。被动攻击，也叫侧面攻击，不会对被攻击元器件发生作用，但通常是观察它的信号和电磁辐射。如功耗分析和时钟攻击。主动攻击，如穷举攻击和噪声攻击，特点是将信号加到元器件上，包括电源线。

一个简单的非侵入式攻击可以是复制一个上电配置的基于SRAM的FPGA。接上配置芯片用的JATG接口，用示波器或逻辑分析仪，捕捉所有信号。然后可以通过分析波形并回复独有的命令。

只使用到一半的FPGA资源时，可以轻微改变数据流来伪装盗版的事实。配置时留下一点空间而不影响元器件的运行。JTAG接口在发送信号时序时也有一些自由，故盗版的波形可以设置成看上去与原始信号不一样的。另外，破解者可以在上传时交换行地址，给人的印象是完全不同的设计。

含糊与安全

半导体制造商给大客户提供了增强产品防破解能力的措施：包装上的客户印字代替了标准的芯片型号。这给人的印象是产品是由定制的集成电路设计的。众所周知，ASIC提供了很好地保护措施来防止多种攻击，只有极少数经验丰富且装备精良的破解者才有可能成功破解。这会使很多潜在的破解者望而却步。但一个信心坚定的破解者会尝试用简单的方法确定芯片是不是真的ASIC。最简单的方法是观察连接到电源，地，时钟，复位，串口或别的接口的引脚。与数据库中被怀疑的微控制器相比较，这种结果非常可靠，每种微控制器都有自己的引脚特点。一旦发现相似的，就把它放在通用烧写器上尝试读出结果。

另一个简单的方法是限制访问程序存储器。通常用在智能卡中，但一些微控制器中也用到。这不是很可靠且实用的方法。当然在智能卡中用得很好，所有的客户被与芯片制造商迫签署不扩散协议。但微控制器极少这样，能被通用烧写器烧写的微控制器世界上很多公司都能提供。即使文件中没有烧写的规格，用低成本的示波器几个小时就可以套出需要的波形。如果微控制器不被特殊通用烧写器所支持，仍然可以通过从制造商购买开发板来获得直接完整的协议。

二、时序攻击（TIming attacks）

一些安全相关的 *** 作使用输入的值和密钥，由半导体芯片执行不同的时间来比较。小心的时序测量和分析就能恢复出密钥。这个方法最早在1996年的文献上提到。稍后这种攻击成功破解了实际的RSA签名的智能卡。

为了攻击成功，需要收集装置的信息，与处理时间整合比较，如问答延迟（quesTIon-answer delay）。很多密码算法容易受到时序攻击，主要原因是软件来执行算法。那包括执行适时跳过需要的分支和 *** 作条件;使用缓存;不固定时间处理指令如倍频和分频;还有大量的其他原因。结果就是执行能力典型地取决于密钥和输入的数据。