单片机程序加解密方法详解

在当今电子技术日新月异的时代，单片机作为电子产品的核心控制 “大脑”，其身影广泛穿梭于工业自动化的精密生产线、智能家居的便捷控制系统、医疗设备的精准监测装置等诸多领域。其中，STC 单片机凭借高性价比与出色的易用性，在市场中赢得了广泛赞誉与大量应用。然而，伴随而来的是严峻的安全挑战。由于单片机内部存储程序与数据蕴含着不可估量的商业价值，如同宝藏吸引着觊觎者，STC 单片机解密技术应运而生，并逐渐成为不法分子试图窥探商业机密的手段，对企业的知识产权与商业利益构成了严重威胁。

STC 单片机解密技术，本质上是一系列试图穿透单片机安全防线，提取、解析并破解内部存储程序与数据的手段集合。其主要方法涵盖物理攻击、软件攻击以及侧信道攻击。

物理攻击：此方法堪称 “暴力破解”。攻击者通过一系列精细且具破坏性的物理操作，对单片机进行拆卸、开盖、线修修改，暴露单片机内部关键的晶圆，进而借助专用设备读取其中存储的信息。这种方式犹如在保险箱上直接动手，技术要求极高，操作难度极大，稍有不慎便会损坏单片机。但一旦成功，便能如打开宝箱般，直接获取完整的程序与数据，给企业带来毁灭性打击。例如，在一些案例中，不法分子利用高精度的打磨设备，小心翼翼地去除单片机封装层，再运用专业的芯片读取设备，试图获取内部商业机密。软件攻击：软件攻击则像是一场 “智慧博弈”。攻击者深入研究单片机的工作原理与内部结构，凭借编写特定的软件程序，巧妙利用单片机存在的漏洞或设计缺陷展开攻击。与物理攻击不同，软件攻击无需对单片机进行实体拆解，只需在软件层面施展 “魔法”。但这要求攻击者对单片机的理解达到相当深度，且成功率受限于单片机本身的安全防护措施。在某些实际案例里，攻击者通过分析单片机的指令集与通信协议，找到可乘之机，编写攻击程序，试图绕过安全机制获取数据。然而，一旦企业及时更新安全补丁，这种攻击往往会功亏一篑。侧信道攻击：侧信道攻击更像是一场 “隐秘的窥探”。攻击者并不直接触碰单片机的内部存储器，而是另辟蹊径，专注分析单片机在工作过程中产生的各类侧信道信息，如电磁辐射、热量散发、功耗变化等。通过对这些看似无关紧要的信息进行深入解读，攻击者试图推断出单片机的内部状态甚至密钥信息。这种攻击方式技术复杂度极高，需要攻击者具备深厚的信号分析与处理能力，但因其隐蔽性强，极难被检测与防御，犹如暗处的刺客，随时可能对企业的信息安全发起致命一击。在一些高端电子设备的安全检测中，就曾发现有不法分子利用精密的电磁检测设备，试图从单片机的电磁辐射中提取关键信息。

面对 STC 单片机解密技术带来的重重威胁，企业必须积极构建全方位的安全防护体系。

强化硬件防护：从硬件层面筑牢防线至关重要。一方面，采用先进的物理防护手段，如对单片机进行特殊封装、密封处理，使其宛如穿上坚固的铠甲，让攻击者难以轻易拆卸与实施物理攻击。另一方面，在单片机设计阶段就融入防破解设计理念。例如，选用加密存储芯片，为数据存储加上一层 “密码锁”;加入反熔丝电路，一旦检测到异常攻击行为，立即销毁关键信息，让攻击者无功而返。在某工业自动化设备制造企业中，通过采用特殊的封装工艺与加密存储芯片，成功抵御了多次物理攻击尝试，保护了设备中关键程序与数据的安全。完善软件保护：软件层面的保护同样不可或缺。企业可运用代码混淆技术，将原本清晰易读的程序代码打乱重组，使其如同乱麻般难以理解，增加攻击者破解的难度。同时，对程序进行加密保护，为程序穿上一层 “隐形衣”，只有通过合法的解密密钥才能正常运行。更为重要的是，企业要建立健全安全漏洞监测与更新机制，及时发现并修补单片机存在的安全漏洞与缺陷，不给软件攻击者留下可乘之机。某知名智能家居企业，定期对其产品中的单片机软件进行安全检测与更新，成功拦截了多次软件攻击，保障了用户数据安全与产品的稳定运行。在 STC 单片机广泛应用的当下，企业必须清醒认识到解密技术带来的风险，通过不断强化硬件与软件层面的安全防护，守护自身的知识产权与商业利益，在电子技术的浪潮中稳健前行。

一、什么是单片机解密

单片机(MCU)通常有内部EEPROM/FLASH，用户可以保存程序和工作数据。什么是单片机解密?如果你想非法读取里面程序，你必须解开这个密码来读取它。这个过程通常称为单片机解密或芯片解密。

为了防止未经许可访问或复制单片机的内部程序，大多数单片机都有加密锁定位或加密字节来保护单片内部程序。如果在编程过程中使用加密锁定位(锁定)，则不能使用普通编程器直接读取单片机内部的程序。单片机攻击者使用专用设备或自制设备，使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，可以从芯片中提取关键信息，获取单片机内部程序，称为单片机解密。大部分单片机的程序写在单片机上后，工程师们为了防止别人非法盗用，然后加密，防止别人读中的程序。

单片机的加密分为硬件加密和软件加密两种。硬件加密，对于单片机来说，一般单片机制造商将加密熔丝固化在IC内，熔丝具有加密状态和不加密状态，在加密状态下，一般工具无法阅读IC中的程序内容，必须阅读其内容，与硬件解密有关，需要专业的硬件解密工具和专业的工程师

实际上，任何单片机理论上，攻击者都可以利用足够的投资和时间用上述方法攻破。因为这是系统设计者应该永远记住的基本原则，所以作为电子产品的设计技术人员，有必要了解现在单片机攻击的最新技术，知己知彼百战百胜。有效地防止自己花了很多钱和时间辛苦设计的产品一夜之间被模仿。

二、单片机的解密方法

芯片解密的条件如下:

第一，你有一定的知识，知道如何加密芯片变为不加密。

第二，必须有读程序的工具。也许有人会说，只不过是编程器。是的，虽然是编程器，但并非所有的编程器都有可读的功能。所以我们有时为了解密芯片而开发可读编程器，因为有可读的编程器，所以我们来谈谈芯片8种常见IC芯片破解原理。

1、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进行攻击。软件攻击成功的典型例子是早期ATMELAT89C系列单片机的攻击。攻击者利用该系列单片机消除操作时序设计上的漏洞，使用自编程序消除加密锁定位后，停止下一步消除单片内程序存储器数据的操作，使加密的单片机成为没有加密的单片机，使用编程读取单片内程序

在其他加密方法的基础上，可以研究一些设备，配合一定的软件进行软件攻击。最近在国内出现了51芯片解密设备。该解密器主要针对SyncMos.Winbond，在生产技术上的脆弱性，利用一定的编程器定位插字节，用一定的方法检索芯片中是否有连续的空间，即检索芯片中连续的FFF字节，插入的字节可以将芯片内的程序发送到芯片外的指令，用解密的设备进行切断，芯片内部的程序被解密。

2.电子检测攻击

该技术通常以高时间分辨率监视处理器在正常操作时所有电源和接口连接的模拟特性，通过监视其电磁辐射特性实施攻击。因为单片机是活动的电子设备，在执行不同的指令时，对应的电源功耗也发生了相应的变化。这样，通过使用特殊的电子测量仪器和数学统计方法检测这些变化，可以获得单片机中的特定重要信息。关于RF编程器可以直接读取旧型号的加密MCU的程序，采用这个原理。

3、过错产生技术

该技术使用异常工作条件使处理器出错，提供额外的访问进行攻击。使用最广泛的错误发生攻击手段包括电压冲击和钟表冲击。低压和高压攻击可用于禁止保护电路工作或强制处理器误操作。时钟的瞬态跳跃可能会重置保护电路，而不会破坏保护信息。电源和时钟的瞬态跳变可以影响一些处理器中单指令的解码和执行。

4、探针技术

该技术直接暴露芯片内部连接，观察、操作、干扰单片机达到攻击目的。

5、紫外线攻击方法

紫外线攻击又称UV攻击方法，是利用紫外线照射芯片，将加密的芯片变成不加密的芯片，然后用编程器直接读取程序。该方法适用于OTP芯片，制作单片机的工程师知道OTP芯片只能用紫外线擦拭。加密也需要紫外线。目前台湾生产的OTP芯片大部分可以用这种方法解密，有兴趣的可以试验或下载技术资料。OTP芯片的包装有陶瓷包装的一半有石英窗。这种事情可以直接用紫外线照射。用塑料包装的话，必须先盖上芯片，暴露晶片后再用紫外线照射。由于该芯片的加密性差，解密几乎不需要成本，市场上该芯片解密的价格非常便宜，如SONIX的SN8P2511解密、飞凌单片机解密等价格非常便宜。

6.利用芯片漏洞

很多芯片在设计时都有加密的漏洞，这样的芯片可以利用漏洞攻击芯片读取内存中的代码。例如，我们以前的文章中提到的芯片代码的漏洞，如果能找到联系的FF这样的代码，就可以插入字节进行解密。另外，搜索代码中是否包含特殊的字节，如果有这样的字节，可以利用这个字节导出程序。另外，有些芯片有明显的漏洞。例如，加密后，在某个管脚上加入电信号时，加密的芯片会变成不加密的芯片。目前市场上可以看到的芯片解密器是利用芯片和程序的脆弱性来解密的。但是，在外面能买到的解密基本上很少能解密型号。因为一般的解密公司不会公开或转让核心东西。解密公司自身内部为了解密方便，自己使用自己制作的解密工具。

7、FIB恢复加密熔丝的方法

该方法适用于许多具有熔丝加密的芯片，最具代表性的芯片是TIMSP430解密方法，MSP430加密时烧熔丝，只要能恢复熔丝，就成为不加密的芯片。例如MSP430F101A解密、MSP430F149解密、MSP430F425解密等。一般解密公司利用探针实现，连接熔丝位置，由于自己没有太多解密设备，也有需要向其他半导体线路修改的公司修改线路的人，一般使用FIB(焦点离子束)设备连接线路，或者使用专用激光修改的设备恢复线路。这些设备目前国内的二手设备很多，价格也很便宜，有实力的解密公司配置了自己的设备。这种方法需要设备和消耗品，所以不是好方法，但是很多芯片没有更好的方法，就需要这种方法来实现。

8.修改加密线路的办法

目前市场CPLD和DSP芯片设计复杂，加密性能要高，采用上述方法是很难做到解密的，那么就需要对芯片结构作前面的分析，然后找到加密电路，然后利用芯片线路修改的设备将芯片的线路做一些修改，让加密电路失效，让加密的DSP或CPLD变成了不加密的芯片从而可以读出代码。

单片机加密保护机制为了保护单片机内的程序免受未经授权的访问或拷贝，大多数单片机通过加密锁定位或加密字节来实现这一目的。一旦编程时的加密锁定位被启用，普通编程器将无法直接读取单片机内的程序。然而，单片机攻击者可以利用专用设备或自制设备，通过利用单片机芯片设计上的漏洞或软件缺陷，采用多种技术手段从芯片中提取关键信息，从而获取单片机内的程序，这个过程被称为单片机解密。

【 解密技术及挑战 】

从理论上讲，任何一款单片机都可能被攻击者利用足够的资源和时间攻破。因此，作为电子产品的设计工程师，理解当前单片机攻击的最新技术至关重要。只有这样，才能有效防止自己花费大量精力和资源设计的产品被他人轻易仿冒。

02单片机加解密分类【 硬件加解密方法 】

单片机加解密可分为两大类：硬件加解密和软件加解密。在硬件加密方面，单片机厂商通常会在IC内固化加密熔丝，这些熔丝有加密状态和不加密状态之分。若处于加密状态，普通工具将无法读取IC内的程序内容。要获取这些内容，就必须进行硬件解密，这需要专业的硬件解密工具和工程师。

【 软件加解密方法 】

尽管软件加解密在此段中未被详细讨论，但值得注意的是，任何单片机都可能被攻击者攻破。因此，了解最新的软件解密技术对于设计工程师尤为重要。

03单片机解密的潜在影响【 产品复制及知识产权保护 】

值得注意的是，目前涉及单片机解密的领域往往与产品复制相关。尽管某些情况下也可能用于研究学习目的，但这种情况相对罕见。因此，了解单片机解密芯片的破解原理对于防止非法访问和保护知识产权至关重要。

【 研究学习用途 】

尽管单片机解密可能用于研究学习，但这种用途相对少见。了解其破解原理可以帮助保护产品不被非法复制，并有助于维护知识产权。