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為了方便起見,人們將以上四種攻擊技術(shù)分成兩類,一類是侵入型攻擊(物理攻擊),這類攻擊需要 破壞封裝,然后借助半導體測試設(shè)備、顯微鏡和微定位器,在專門的實驗室花上幾小時甚至幾周時間才能完成。所有的微探針技術(shù)都屬于侵入型攻擊。另外三種方法 屬于非侵入型攻擊,被攻擊的單片機不會被物理損壞。在某些場合非侵入型攻擊是特別危險的,這是因為非侵入型攻擊所需設(shè)備通常可以自制和升級,因此非常廉價。 大部分非侵入型攻擊需要攻擊者具備良好的處理器知識和軟件知識。與之相反,侵入型的探針攻擊則不需要太多的初始知識,而且通常可用一整套相似的技術(shù)對付寬范圍的產(chǎn)品。因此,對單片機的攻擊往往從侵入型的反向工程開始,積累的經(jīng)驗有助于開發(fā)更加廉價 和快速的非侵入型攻擊技術(shù)。 4、侵入式解密過程 侵入型攻擊的第一步是揭去芯片封裝(簡稱“開蓋”有時候稱“開封”,英文為 “DECAP”,decapsulation)。有兩種方法可以達到這一目的: 第一種是完全溶解掉芯片封裝,暴露金屬連線。 第二種是只移掉硅核上面的塑料封裝。 第一種方法需要將芯片綁定到測試夾具上,借助綁定臺來操作。第二種方法除了需要具備攻擊者一定的知識和必要的技能外,還需要個人的智慧和耐心,但操作起來相對比較方便,完全實驗室中操作。 芯片上面的塑料可以用小刀揭開,芯片周圍的環(huán)氧樹脂可以用濃硝酸腐蝕掉。熱的濃硝酸會溶解掉芯片封裝而不會影響芯片及連線。該過程一般在非常干燥的條件下進行,因為水的存在可能會侵蝕已暴露的鋁線連接 (這就可能造成解密失敗)。 接著在超聲池里先用丙酮清洗該芯片以除去殘余硝酸,并浸泡。 最后一步是尋找保護熔絲的位置并將保護熔絲暴露在紫外光下。一般用一臺放大倍數(shù)至少100倍的顯微鏡,從編程電壓輸入腳的連線跟蹤進去,來尋找保護熔絲。若沒有顯微鏡,則采用將芯片的不同部分暴露到紫外光下并觀察結(jié)果的方式進行簡單的搜索。操作時應(yīng)用不透明的物體覆蓋芯片以保護程序存儲器不被紫外光擦除。將保護熔絲暴露在紫外光下5~10分鐘就能破壞掉保護位的保護作用,之后,使用簡單的編程器就 可直接讀出程序存儲器的內(nèi)容。 對于使用了防護層來保護EEPROM單元的單片機來說,使用紫外光復位保護電路是不可行的。對于這種類型的單片機,一般使用微探針技術(shù)來讀取存儲器內(nèi)容。在芯片封裝打開后,將芯片置于顯微鏡下就能夠很容易的找到從存儲器連到電路其它部分的數(shù)據(jù)總線。由于某種原因,芯片鎖定位在編程模式下并不鎖定對存儲器的訪問。利用這一缺陷將探針放在數(shù)據(jù)線的上面就能讀到所有想要的數(shù)據(jù)。在編程模式下,重啟讀過程并連接探針到另外的數(shù)據(jù)線上就可以讀出程序和數(shù)據(jù)存儲器中的所有信息。 還有一種可能的攻擊手段是借助顯微鏡和激光切割機等設(shè)備來尋找保護熔絲,從而尋查和這部分電路相聯(lián)系的所有信號線。由于設(shè)計有缺陷,因此,只要切斷從保護熔絲到其它電路的某一根信號線(或切割掉整個加密電路)或連接1~3根金線(通常稱 FIB:focused ion beam),就能禁止整個保護功能,這樣使用簡單的編程器就能直接讀出程序存儲器的內(nèi)容。 雖然大多數(shù)普通單片機都具有熔絲燒斷保護單片機內(nèi)代碼的功能,但由于通用低檔的單片機并非定位于制作安全類產(chǎn)品,因此,它們往往沒有提供有針對性的防范措施且安全級別較低。加上單片機應(yīng)用場合廣泛,銷售量大,廠商間委托加工與技術(shù)轉(zhuǎn)讓頻繁,大量技術(shù)資料外瀉,使得利用該類芯片的設(shè)計漏洞和廠商的測試接口,并通過修改熔絲保護位等侵入型攻擊或非侵入型攻擊手段來讀取單片機的內(nèi)部程序變得比較容易。
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