嵌入式開發(fā)，如何防止設(shè)備被抄襲？

前言：

在國內(nèi)做產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)，很難避免不被抄襲，被仿照。在沒有形成技術(shù)壁壘之前，如何防止產(chǎn)品被抄襲是一個(gè)不可回避的問題。

一、常規(guī)設(shè)備

常規(guī)設(shè)備主要的防護(hù)手段有：

• 專利保護(hù)

• 加密保護(hù)代碼

• 授權(quán)校驗(yàn)

• 持續(xù)更新和改進(jìn)

1、專利保護(hù)

對(duì)于一些比較重要的技術(shù)發(fā)明或是創(chuàng)新，應(yīng)該盡快申請(qǐng)專利。雖然目前國內(nèi)對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的力度有限，但申請(qǐng)專利還是有用的，至少可以避免專利被別人提前申請(qǐng)，導(dǎo)致自己侵權(quán)。

2、加密保護(hù)代碼

這里會(huì)涉及到加密與性能和成本的平衡，如果對(duì)設(shè)備成本不是很敏感，可以添加加密芯片；如果是要對(duì)程序進(jìn)行加密，這可能會(huì)影響程序的執(zhí)行效率。

3、授權(quán)校驗(yàn)

在產(chǎn)品中引入授權(quán)驗(yàn)證機(jī)制，例如使用加密密鑰或者授權(quán)證書，以驗(yàn)證產(chǎn)品的合法性。這可以有效防止未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制和使用。

4、持續(xù)更新和改進(jìn)

及時(shí)修復(fù)軟件中的漏洞和缺陷，持續(xù)進(jìn)行功能改進(jìn)和升級(jí)。這樣可以讓產(chǎn)品保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并減少被抄襲的動(dòng)力。

二、嵌入式設(shè)備

對(duì)于嵌入式設(shè)備而言，主要涉及到結(jié)構(gòu)外觀，硬件電路，嵌入式軟件。除上面介紹的方法，還可以有下面幾種方式，可以增加被抄襲的難度。

• 打磨關(guān)鍵芯片LOGO

• 關(guān)閉調(diào)試串口

• flash 設(shè)置讀保護(hù)

• 對(duì)關(guān)鍵信息進(jìn)行加密和混淆

1、打磨關(guān)鍵芯片LOGO

在嵌入式系統(tǒng)中，不同的處理器，使用不同的交叉編譯工具，程序分區(qū)布局情況也不一樣，可以增加逆向工程分析難度。

2、關(guān)閉調(diào)試串口

正常產(chǎn)品，在量產(chǎn)的時(shí)候都應(yīng)該關(guān)閉調(diào)試串口，有兩個(gè)目的：

• 一是，避免調(diào)試串口有信號(hào)干擾，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；

• 二是，調(diào)試串口一般都會(huì)把程序的一些調(diào)試和系統(tǒng)信息打印出來，別人可以從這些信息入手進(jìn)行逆向分析。

3、flash設(shè)置讀保護(hù)

有一些MCU，在它的燒錄器中是可以設(shè)置讀保護(hù)的，也就是使用工具無法直接讀取MCU里面的程序。

常規(guī)的flash也有保護(hù)機(jī)制，但保護(hù)等級(jí)很弱，可以增加加密芯片的方式來避免程序被直接拷貝，但會(huì)影響程序的效率以及增加設(shè)備成本。

4、對(duì)關(guān)鍵信息進(jìn)行加密和混淆

在嵌入式系統(tǒng)中，受限于flash容量大小影響，一般都會(huì)對(duì)執(zhí)行程序進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，再壓縮。運(yùn)行的時(shí)候，先解壓，再進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，最后再運(yùn)行。

在這里可以增加一個(gè)步驟，就是加密和混淆，先對(duì)關(guān)鍵信息進(jìn)行加密，然后再轉(zhuǎn)換，之后再壓縮，這樣可以大大增加逆向分析的難度。

三、君正T系列程序破解

下面以君正廣發(fā)的方案進(jìn)行分析：

君正的執(zhí)行程序是放置在根文件系統(tǒng)上，根文件系統(tǒng)掛載上之后，先進(jìn)行一些初始化設(shè)置，然后就直接運(yùn)行在根文件系統(tǒng)的執(zhí)行程序。

拿到一個(gè)君正T系列官方的固件，如果要進(jìn)行破解，基本的流程應(yīng)該如下：

• 找到根文件系統(tǒng)的位置

• 解壓根文件系統(tǒng)

• 恢復(fù)文件系統(tǒng)格式

• 找到可執(zhí)行程序

• 對(duì)可執(zhí)行程序進(jìn)行反編譯等操作

1、找到根文件系統(tǒng)的位置

這里涉及到根文件系統(tǒng)的起始位置和大小。

一般而言，根文件系統(tǒng)會(huì)是在一個(gè)獨(dú)立的分區(qū)，而分區(qū)信息是可以在boot的參數(shù)中去獲取，同時(shí)可以獲取到根文件系統(tǒng)的類型等信息。

對(duì)于君正官方的固件，可以在boot中找到bootargs，bootcmd等信息：

通過上面可以知道，rootfs的大小為6048K，起始位置為5728K = 0X598000。

2、解壓和恢復(fù)根文件系統(tǒng)

官方打包的操作方法是：

find . | cpio -H newc -o > ../rootfs_camera.cpio lzop -9 -f rootfs_camera.cpio -o rootfs_camera.cpio.lzo

find . | cpio -H newc -o > ../rootfs_camera.cpio

它是使用cpio命令將當(dāng)前文件及其子文件打包成rootfs_camera.cpio文件，使用的是newc文件格式。

lzop -9 -f rootfs_camera.cpio -o rootfs_camera.cpio.lzo

它是使用lzop命令，將rootfs_camera.cpio壓縮成rootfs_camera.cpio.lzo文件。

如果要逆向操作，可以執(zhí)行下面命令：

lzop -d rootfs_camera.cpio.lzo cpio -i < rootfs_camera.cpio

lzop -d rootfs_camera.cpio.lzo

將rootfs_camera.cpio.lzo文件解壓到當(dāng)前目錄：

cpio -i < rootfs_camera.cpio

rootfs_camera.cpio文件中的內(nèi)容將被解包并恢復(fù)為原始的文件和目錄結(jié)構(gòu)，這些文件和目錄將出現(xiàn)在當(dāng)前工作目錄中。

通過etc/init.d/rcS文件可以找到有啟動(dòng)哪些程序，對(duì)應(yīng)程序放置在什么位置,最后可以通過反匯編等信息得到想要的信息。

四、如何防止被逆向破解？

通過上面對(duì)君正官方的設(shè)計(jì)分析，對(duì)于內(nèi)行的專業(yè)工程師，還是比較容易被破解。那可以通過什么手段增加被破解的難度呢？

1、對(duì)整個(gè)根文件系統(tǒng)進(jìn)行加密

加密分為對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密，在嵌入式系統(tǒng)中，比較推薦使用對(duì)稱加密的算法，比如AES算法。

編譯打包過程：

• 選擇AES密鑰長度

• 生成密鑰

• 使用密鑰對(duì)文件進(jìn)行加密

• 將加密的rootfs_camera.cpio.lzo打包到固件包里

設(shè)備運(yùn)行流程：

• kernel 在啟動(dòng)過程中，會(huì)將根文件系統(tǒng)拷貝到內(nèi)存中，然后再進(jìn)行解壓

• 在解壓之前，使用打包時(shí)的密鑰進(jìn)行解密，之后再按原來流程繼續(xù)執(zhí)行。

優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：

• 優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)整個(gè)文件系統(tǒng)進(jìn)行加密，破解的難度會(huì)比較高；

• 缺點(diǎn)是會(huì)影響啟動(dòng)速度，如果對(duì)于快速啟動(dòng)系統(tǒng)，這種方式會(huì)有影響。

2、只對(duì)關(guān)鍵信息加密

對(duì)嵌入式系統(tǒng)而言，關(guān)鍵信息可以是：

• 某些關(guān)鍵算法庫

• 產(chǎn)品序列號(hào)等信息

• 算法模型文件等

加密和解密方式與上面根文件系統(tǒng)加密方式一樣，區(qū)別是在系統(tǒng)運(yùn)行的不同階段進(jìn)行解密操作。

• 優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)影響系統(tǒng)的啟動(dòng)速遞；

• 缺點(diǎn)是相對(duì)來說，比較容易被逆向分析。

結(jié)語：

所有的加密都有被破解的可能，實(shí)際設(shè)計(jì)產(chǎn)品應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品行業(yè)安全等級(jí)去設(shè)計(jì)不同等級(jí)的加密。不提倡大家去抄襲破解別人的設(shè)備，但也應(yīng)合理地保護(hù)好自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

持續(xù)更新和改進(jìn)自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，讓自己的產(chǎn)品和方案形成技術(shù)壁壘，這就不會(huì)過度的擔(dān)心自己產(chǎn)品被抄襲了。