嵌入式开发，如何防止设备被抄袭？

liwen012023.06.04

• 前言

• (一)常规设备

• (1)专利保护

• (2)加密保护代码

• (3)授权校验

• (4)持续更新和改进

• (二)嵌入式设备

• (1)打磨关键芯片LOGO

• (2)关闭调试串口

• (3)flash 设置读保护

• (4)对关键信息进行加密和混淆

• (三)君正T系列程序破解

• (1)找到根文件系统的位置

• (2)解压和恢复根文件系统

• (四)如何防止被逆向破解

• 1.对整个根文件系统进行加密

• 2. 只对关键信息加密

• 结尾

前言

在国内做产品设计开发，很难避免不被抄袭，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。