芯片加密的编程方法可以分为硬件加密和软件加密两大类,具体的实现方式会根据不同的芯片类型和应用需求有所不同。以下是几种常见的芯片加密编程方法:
硬件加密方法
内置加密功能:许多现代MCU芯片如STM32、NXP、英飞凌、小华半导体HC32系列等内置了加密功能。这些芯片提供了特定的寄存器或存储区域,用于存储加密密钥或配置加密模式。例如,通过写特定配置字到MCU的特定Flash地址中,可以启用代码读取保护(CRP)功能,从而限制对Flash内容的访问。
外部加密芯片:在MCU外部添加加密芯片,通过MCU与加密芯片的交互来验证程序的合法性。这种方法通常用于对关键算法或数据的加密保护。加密芯片可以生成随机数或密钥,与MCU进行安全通信,确保只有经过授权的MCU才能执行程序。
UID加密:利用MCU内部的唯一设备标识符(UID)进行加密。每个MCU的UID都是唯一的,可以在烧写程序时读取UID,并将其与加密后的程序一起写入Flash。程序运行时,MCU会再次读取UID,并与Flash中的加密信息进行比对,以验证程序的合法性。
软件加密方法
代码混淆:通过改变代码的结构、变量名、函数名等方式,使反汇编后的代码难以阅读和理解。这种方法虽然不能完全防止程序被破解,但可以增加破解的难度。
指令伪装:在不影响程序功能的前提下,对汇编语言源程序中的指令进行伪装,如插入无效指令、改变指令顺序等,以增加反汇编的难度。
软件锁:通过特定的软件逻辑来防止未经授权的程序执行。例如,在程序中设置加密锁定位,使普通编程器不能直接读取芯片内的程序。
AES加密算法
AES(Advanced Encryption Standard)是一种基于置换-代换网络(Substitution-Permutation Network, SPN)的对称加密算法。它将明文分成固定大小的数据块,根据规模不同分别使用128、192或256位的密钥,因此由于密钥长度的不同,加密过程中会进行10、12或14轮的变换。每个加密操作的步骤包括字节替代(Substitution)、行移位(ShiftRows)、列混合(MixColumns)和轮密钥加(AddRoundKey)。
综合加密技术
结合AES算法,在程序运行中,通过外部芯片中的AES密钥,加密数据来验证双方的正确性,称之为对比认证。
加密数据传输过程中,可通过AES加密后形成密文传输,到达安全端后再进行解密,实现数据传输安全控制。
当前高大上的方式是程序加密可进行移植到加密芯片,存储在加密芯片中,运行也在加密芯片内部运行,输入数据参数,返回执行结果,同时辅助以AES加密和认证,实现数据程序的全方位防护。
建议
选择合适的加密方法:根据具体的应用场景和需求选择合适的加密方法,如成本、安全性、性能等。
综合考虑安全性:加密只能提升破解难度,不能做到绝对的万无一失,因此需要综合考虑多种安全措施。
持续更新和维护:加密技术也在不断进步,需要定期更新和维护加密方案,以应对新的安全威胁。