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- UID
- 1029342
- 性别
- 男
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本文目标是对运行于STM32的嵌入式代码程序进行加密，编译环境为Keil。
, i3 p9 Q- _, L. C! }) m
一．STM32Flash组织5 c X' m) ?6 G2 M* `8 R+ z
2 j% m# h) ~* G4 n: l
7 {7 G* L+ F3 y1 g+ F
STM32的Flash包括主存储器(HD版本,512KB)+信息块。信息块包括2KB的系统存储器(用于系统自举启动代码)和16字节的选项字节(8个字节数据+8个字节数据的反码)。
二、STM32读保护
STM32读保护是通过设置RDP选项字节，然后在系统重新复位加载了新的RDP选项字节后启动的。当保护字节被写入相应的值以后：* {1 v1 t; s" T. k+ ~0 V8 m
●通过从内置SRAM或FSMC执行代码访问主闪存存储器的操作，通过DMA1、DMA2、JTAG、SWV(串行线观察器)、SWD(串行线调试)、ETM和边界扫描方式对闪存的访问都将被禁止。4 u: M" B/ @" r0 l
●只允许从用户代码中对主闪存存储器的读操作(以非调试方式从主闪存存储器启动)。4 \: A$ \0 Z" I& f' u# C& F
) T( H _/ h; o
●第0~3页(小容量和中容量产品)，或第0~1页(大容量和互联型产品)被自动加上了写保护，其它部分的存储器可以通过在主闪存存储器中执行的代码进行编程(实现IAP或数据存储等功能)，但不允许在调试模式下或在从内部SRAM启动后执行写或擦除操作(整片擦除除外)。
●所有通过JTAG/SWD向内置SRAM装载代码并执行代码的功能依然有效，亦可以通过JTAG/SWD从内置SRAM启动，这个功能可以用来解除读保护。当读保护的选项字节转变为存储器未保护的数值时，将会执行整片擦除过程。
●可以使用系统启动程序解除读保护(此时只需执行系统复位即可重新加载选项字节)，芯片自动擦除Flash所有内容。
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三．STM32的加密
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1.使用系统启动程序STM32 Flash Loader demonstrator将Flash设置为读保护。" f1 z+ ~; L& _4 {4 p
所有以调试工具、内置SRAM或FSMC执行代码等方式对主存储器访问的操作将被禁止，只允许用户代码对主Flash存储器的读操作和编程操作(除了Flash开始的4KB区域不能编程)。用户代码允许自主编程可以实现IAP或者数据存储等功能。
这样破解者将不能用调试工具、内置SRAM或者FSMC执行代码等方式读出Flash中的代码。破解者也不能使用系统启动程序读取代码，因为要解除读保护，将执行整个芯片的擦除操作。
2．主程序中使用设备ID保护
即使将Flash设置为读保护，破解者也可以通过IAP下载自己的一段小程序，从而读出Flash中的内容。因此，还需要利用设备的唯一ID进行加密保护。在主程序中,加入对设备唯一ID的检测，这样即使破解者读出了芯片中的二进制码，也不能用这个二进制码去复制新的器件。具体实现方法：
(1)在应用程序中定义1个(32位甚至更多)const变量，变量值全为0xFF。每次启动程序时，检查const变量值如果全为0xFF，就读器件的唯一ID，通过Flash编程写入该const变量中(因为全是0xFF，所以可以编程写入)。! G0 E$ ?& T% A+ d
(2)在程序中多个地方检查const变量，如果变量值不为0xFF并且与设备ID不一致，就执行与功能无关代码(比如自擦除)。
这样，即使破解者读出了芯片中的二进制码，因为这份二进制码包含了设备唯一ID，具有唯一性，所以不能复制到其他芯片中。
为了避免破解者利用反汇编，根据芯片ID数据在二进制文件中查找对应相同数据的位置从而破解，可以将ID拆散成不同的组合，并且写到不同且不连续的地方。更进一步，可在程序中检测多份这样的分散ID，以增加反汇编的难度。或者将CPUID进行加密，Flash中存储加密后的结果。: H" r4 c4 \! }' T! M
四．程序加密的实现 . C+ C: k% G# s" @ [
//加密后的CPUID c3 `4 C5 I) B' n/ s
volatile const static uint32 CPUIDEncrypt = 0xFFFFFFFF;& j4 P' G) `0 `( q
//写入加密数据
void WriteEncrypt(void)
{
//第一次烧写:将UID写入到Flash中$ W% s/ _; k4 w9 {" b
if(CPUIDEncrypt==0xFFFFFFFF)3 [% g5 i" X, M# r
{
uint32_t CpuID[3];
//获取CPU唯一的ID
CpuID[0]=*(vu32*)(UID_BASE);! [2 [3 b6 R6 U( S" A
CpuID[1]=*(vu32*)(UID_BASE+4);% v9 L; Y1 `( m2 u
CpuID[2]=*(vu32*)(UID_BASE+8); : v' \) X# f0 |" \& S! v
}# M% G7 w {5 g" p* l5 h
//加密算法,很简单的加密算法" t7 s2 \* }! V: m/ {5 Q
uint32_t EncryptCode=(CpuID[0]>>3)+(CpuID[1]>>1)+(CpuID[2]>>2); ' h% |, s) a2 i. p# f
FLASH_Unlock();
FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_BSY|FLASH_FLAG_EOP|FLASH_FLAG_PGERR|FLASH_FLAG_WRPRTERR);- H$ i( z1 ]# i0 O
FLASH_ProgramWord((uint32_t)&CPUIDEncrypt, EncryptCode);9 {: D' p, Y3 n* Z* ]
FLASH_Lock();
}
}( L6 W- A/ [3 c4 u
: v' t* Z6 y& Z! H0 H2 u6 [; X
//判断加密2 h9 \# I z' u1 J4 T
bool JudgeEncrypt(void)
{
uint32_t CpuID[4];
//获取CPU唯一的ID3 q: h5 Y" k* U3 g
CpuID[0]=*(vu32*)(UID_BASE);% w m; C; s% e
CpuID[1]=*(vu32*)(UID_BASE+4);
CpuID[2]=*(vu32*)(UID_BASE+8); 4 N( p3 j! H- G0 o$ V2 d
//加密算法,很简单的加密算法
CpuID[3]=(CpuID[0]>>3)+(CpuID[1]>>1)+(CpuID[2]>>2); 5 l3 [ m3 r) F2 Y/ I$ ^
//检查Flash中的UID是否合法
return (CPUIDEncrypt == CpuID[3]);
} a0 _; m6 f: A6 O+ k
1、将写入加密数据和判断加密两个功能分开。写入加密在PrsCtrlTask开始的地方；而判断加密分布到程序的各个角落。* p8 j2 i, M) R$ U
2、非常重要的是CPUID加密值的定义一定要加“volatile”类型：
volatile const static uint32 CPUIDEncrypt = 0xFFFFFFFF;6 }, Q$ D9 d' R( [, ?& S0 @
否则按速度优化编译，在判断加密值，不会重新读取加密值，导致判断出错。
. Q( u. y! d4 I8 A3 d
3、在工程选项Options->Debugger->Download中选择: use flash loader( x( Q; n3 j# K/ t6 o0 K1 M0 H
否则主程序中对Flash编程将不成功。 |
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