嵌入式开发,如何防止设备被抄袭?
前言
在国内做产品设计开发,很难避免被抄袭,被仿照。在没有形成技术壁垒之前,如何防止产品被抄袭是一个不可回避的问题。
(一)常规设备
常规设备主要的防护手段有:
- 专利保护
- 加密保护代码
- 授权校验
- 持续更新和改进
(1)专利保护
对于一些比较重要的技术发明或是创新,应该尽快申请专利。虽然目前国内对于知识产权保护的力度有限,但申请专利还是有用的,至少可以避免专利被别人提前申请,导致自己侵权。
(2)加密保护代码
这里会涉及到加密与性能和成本的平衡,如果对设备成本不是很敏感,可以添加加密芯片;如果是要对程序进行加密,这可能会影响程序的执行效率。
(3)授权校验
在产品中引入授权验证机制,例如使用加密密钥或者授权证书,以验证产品的合法性。这可以有效防止未经授权的复制和使用。
(4)持续更新和改进
及时修复软件中的漏洞和缺陷,持续进行功能改进和升级。这样可以让产品保持竞争优势,并减少被抄袭的动力。
(二)嵌入式设备
对于嵌入式设备而言,主要涉及到结构外观,硬件电路,嵌入式软件。除上面介绍的方法,还可以有下面几种方式,可以增加被抄袭的难度
- 打磨关键芯片LOGO
- 关闭调试串口
- flash 设置读保护
- 对关键信息进行加密和混淆
(1)打磨关键芯片LOGO
在嵌入式系统中,不同的处理器,使用不同的交叉编译工具,程序分区布局情况也不一样,可以增加逆向工程分析难度
(2)关闭调试串口
正常产品,在量产的时候都应该关闭调试串口,有两个目的:
- 避免调试串口有信号干扰,影响系统稳定性。
- 调试串口一般都会把程序的一些调试和系统信息打印出来,别人可以从这些信息入手进行逆向分析。
(3)flash 设置读保护
有一些MCU,在它的烧录器中是可以设置读保护的,也就是使用工具无法直接读取MCU里面的程序。常规的flash也有保护机制,但是保护等级很弱,可以增加加密芯片的方式来避免程序被直接拷贝。但是会影响程序的效率以及增加设备成本。
(4)对关键信息进行加密和混淆
在嵌入式系统中,受限于flash容量大小影响,一般都会对执行程序进行格式转换,再压缩。运行的时候,先解压,再进行格式转换,最后再运行。在这里可以增加一个步骤,就是加密和混淆,先对关键信息进行加密,然后再转换,之后再压缩,这样可以大大增加逆向分析的难度。
(三)君正T系列程序破解
下面以君正广发的方案进行分析:
君正的执行程序是放置在根文件系统上,根文件系统挂载上之后,先进行一些初始化设置,然后就直接运行在根文件系统的执行程序。拿到一个君正T系列官方的固件,如果要进行破解,基本的流程应该如下:
- 找到根文件系统的位置
- 解压根文件系统
- 恢复文件系统格式
- 找到可执行程序
- 对可执行程序进行反编译等操作
(1)找到根文件系统的位置
这里涉及到根文件系统的起始位置和大小。一般而言,根文件系统会是在一个独立的分区,而分区信息是可以在boot的参数中去获取,同时可以获取到根文件系统的类型等信息。对于君正官方的固件,可以在boot中找到bootargs,bootcmd等信息:
通过上面可以知道rootfs的大小为6048K,起始位置为5728K = 0X598000
(2)解压和恢复根文件系统
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
命令将当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,将rootfs_camera.cpio
压缩成rootfs_camera.cpio.lzo
文件
如果要逆向操作,可以执行下面命令:
lzop -d rootfs_camera.cpio.lzo
cpio -i < rootfs_camera.cpio
lzop -d rootfs_camera.cpio.lzo
将rootfs_camera.cpio.lzo
文件解压到当前目录
cpio -i < rootfs_camera.cpio
rootfs_camera.cpio
文件中的内容将被解包并恢复为原始的文件和目录结构,这些文件和目录将出现在当前工作目录中。
通过etc/init.d/rcS
文件可以找到有启动哪些程序,对应程序放置在什么位置,最后可以通过反汇编等信息得到想要的信息。
(四)如何防止被逆向破解
通过上面对君正官方的设计分析,对于内行的专业工程师,还是比较容易被破解。那可以通过什么手段增加被破解的难度呢?
1.对整个根文件系统进行加密
加密分为对称加密和非对称加密,在嵌入式系统中,比较推荐使用对称加密的算法,比如AES算法
编译打包过程
- 选择AES密钥长度
- 生成密钥
- 使用密钥对文件进行加密
- 将加密的
rootfs_camera.cpio.lzo
打包到固件包里
设备运行流程
- kernel 在启动过程中,会将根文件系统拷贝到内存中,然后再进行解压
- 在解压之前,使用打包时的密钥进行解密,之后再按原来流程继续执行
优缺点
- 优点是可以对整个文件系统进行加密,破解的难度会比较高
- 缺点是会影响启动速度,如果对于快速启动系统,这种方式会有影响
2. 只对关键信息加密
对嵌入式系统而言,关键信息可以是:
- 某些关键算法库
- 产品序列号等信息
- 算法模型文件等
加密和解密方式与上面根文件系统加密方式一样,区别是在系统运行的不同阶段进行解密操作
- 优点是不会影响系统的启动速递
- 缺点是相对来说,比较容易被逆向分析
结尾
所有的加密都有被破解的可能,实际设计产品应根据产品行业安全等级去设计不同等级的加密。不提倡大家去抄袭破解别人的设备,但也应合理地保护好自己的知识产权。
持续更新和改进自己的产品设计方案,让自己的产品和方案形成技术壁垒,这就不会过度的担心自己产品被抄袭了。