बाईपास तस्वीर माइक्रोकंट्रोलर एकीकृत सुरक्षा

प्रोसेसर खोलने के बारे में हाल के विषय पर टिप्पणियों में, एक लेख में माइक्रोकंट्रोलर फर्मवेयर (तथाकथित फ्यूज-बिट्स) पढ़ने के खिलाफ अंतर्निहित सुरक्षा को कैसे बायपास किया जाए, इस पर उल्लेख किया गया था। मुझे यह पसंद आया, नीचे कुछ परिवर्धन और स्पष्टीकरण के साथ एक अनुवाद है।

हैकिंग एमके PIC18F1320

मैंने सोचा कि उन पीआईसी माइक्रोकंट्रोलर हैकिंग तकनीकों में से एक के बारे में कोशिश करना अच्छा होगा, जिनके बारे में मैंने सुना है। आमतौर पर, पीआईसी माइक्रोकंट्रोलर में एक निश्चित संख्या में तथाकथित फ्यूज-बिट्स होते हैं, जो मेमोरी के कुछ हिस्सों को पढ़ने या संशोधन से बचाने के लिए कार्य करते हैं। हालांकि, ऐसे समय होते हैं जब पहले से ही प्रोग्राम किए गए और संरक्षित नियंत्रक (कानूनी रूप से) की सामग्री को पढ़ना आवश्यक हो जाता है। एक विशिष्ट उदाहरण एक उपकरण के लिए तकनीकी दस्तावेज की कंपनी या उन लोगों की बर्खास्तगी से नुकसान है, जिन्होंने शुरू में संरक्षित माइक्रोकंट्रोलर फर्मवेयर विकसित किया है। यह भी अक्सर तब होता है जब कोई कंपनी अपनी उत्पाद लाइन को अपडेट करना चाहती है।

ठीक है, आप जानते हैं कि कुछ और परिस्थितियाँ हैं जहाँ ऐसे कौशल काम में आ सकते हैं।

मैंने चार PIC18F1320 खरीदे और उन्हें पीड़ा देने लगा। यहां देखें कि PIC18F1320 अपने मूल, अखंड रूप में कैसा दिखता है:

पहली बात यह है कि मामले के ऊपरी हिस्से को ऊपर उठाना है ताकि माइक्रोकंट्रोलर के सिलिकॉन अंदरूनी उपलब्ध हो सकें। हालांकि ऐसा करने के लिए कई शौकिया तरीके हैं, वे आमतौर पर नाइट्रिक या सल्फ्यूरिक एसिड के उपयोग पर आधारित होते हैं। सबसे पहले, ये सबसे अधिक संभावना नहीं हैं कि आप वास्तव में आपके बगल में देखना चाहते हैं। दूसरे, वे प्राप्त करना आसान नहीं है, क्योंकि, उदाहरण के लिए, नाइट्रिक एसिड विस्फोटक के निर्माण के घटकों में से एक है। मैंने तय किया कि सबसे आसान और सबसे विश्वसनीय तरीका माइक्रोकंट्रोलर्स को विफलता विश्लेषण प्रयोगशाला, जैसे कि MEFAS , और पहले से ही "हेडलेस" घटकों को $ 50 और 2 दिनों के लिए हाथ पर भेजना है । इस परियोजना के लिए, मैंने तीन माइक्रोकंट्रोलरों से परिसर को हटा दिया। उनमें से दो पूरी तरह से चालू रहे, जबकि एक ने अपने पूरे शरीर को खो दिया, अर्थात। केवल चिप ही रह गया। यह उच्च परिमाण में मेरे सूक्ष्मदर्शी की डिज़ाइन सुविधाओं द्वारा निर्धारित किया गया था।

चिप्स की सतह की एक छोटी परीक्षा में माइक्रोकंट्रोलर के कुछ विशिष्ट क्षेत्रों का पता चला, जो नीचे दिखाया गया है:

दर्शनीय (दक्षिणावर्त): 8 केबी फ्लैश-मेमोरी, संदर्भ वोल्टेज स्रोत, प्रोग्रामिंग फ्लैश के लिए चार्ज पंप / EEPROM मेमोरी, EEPROM मेमोरी के 256 बाइट्स, बिल्ट-इन टाइमर और क्लॉक सर्किट, कम्प्यूटेशनल कोर, माइक्रोकोड के साथ ROM, फ्यूज-बिट्स के साथ सरणी, राम, एडीसी के 256 बाइट्स। (

यह जानना बहुत दिलचस्प होगा कि उन्होंने उपस्थिति में यह सब कैसे परिभाषित किया

)
एक संरचना ने तुरंत मेरा ध्यान आकर्षित किया: ट्रांजिस्टर के ऊपर धातु स्क्रीन की एक श्रृंखला, जिसे सही क्रम में व्यवस्थित किया गया था, और जिनमें से संख्या फ्यूज-बिट्स की संख्या के साथ मेल खाती थी। सिलिकॉन क्रिस्टल पर धातु स्क्रीन के साथ तत्वों का पूर्ण ओवरलैप बहुत दुर्लभ है, और स्वयं के द्वारा, ऐसे तत्व ध्यान आकर्षित करते हैं, क्योंकि कुछ अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं।

आइए इन मेटल स्क्रीन के बारे में थोड़ा सोचते हैं। वे किस लिए हैं? सबसे पहले, चलो फ्लैश तकनीक के बारे में कुछ दिलचस्प तथ्यों को याद करते हैं (इस प्रकार की मेमोरी का उपयोग फ्यूज-बिट्स के भंडारण के लिए PIC माइक्रोकंट्रोलर में भी किया जाता है)। फ्लैश तकनीक में फ्लोटिंग-गेट ट्रांजिस्टर का उपयोग शामिल है, बहुत पुराने IF-erase ROM चिप्स में उपयोग किए जाने वाले समान (क्या आपको सिरेमिक मामले में 2616 के दशक और क्वार्ट्ज ग्लास के साथ याद है?)। फ्लैश और यूवी-रोम दोनों में, सुरंग प्रभाव का उपयोग करके फ्लोटिंग गेट पर इलेक्ट्रॉनों को इंजेक्ट करके डेटा को बचाया जाता है, जहां ये इलेक्ट्रॉन दशकों तक रह सकते हैं। फ्लोटिंग गेट में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन ट्रांजिस्टर की विशेषताओं में ध्यान देने योग्य परिवर्तन करते हैं। अंतर इस तथ्य में निहित है कि फ्लैश दालों में सूचना को मिटाने के लिए पर्याप्त बिजली की दाल होती है, जबकि यूवी-रोम को एक अस्थायी शटर से "ड्राइव आउट" इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है। इसके लिए, लगभग 250 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ पराबैंगनी की आवश्यकता होती है। यूवी विकिरण को बहुत अधिक कमजोर न करने के लिए, क्वार्ट्ज ग्लास (पुरानी रोम चिप्स पर समान खिड़कियां) का उपयोग किया जाता है।
एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष जो उपरोक्त तथ्यों से खींचा जा सकता है: यूवी विकिरण का उपयोग करके फ्लैश मेमोरी को भी मिटाया जा सकता है, क्योंकि इसमें UV-ROM डिवाइस की तरह लगभग एक ही ट्रांजिस्टर संरचना है। फ्लैश-मेमोरी वाले उपकरणों का मामला आमतौर पर पराबैंगनी को क्रिस्टल की सतह तक पहुंचने से रोकता है, लेकिन चूंकि हमारा PIC माइक्रोकंट्रोलर अब प्लास्टिक के शीर्ष मामले से रहित है, हम यूवी विकिरण का उपयोग कर सकते हैं और देख सकते हैं कि क्या आता है।
मैंने एक प्रयोग किया, जिसमें मैंने 0x00 से 0xFF तक अनुक्रमिक मानों के साथ एक PIC नियंत्रक को क्रमादेशित किया, और फिर एक शॉवर लेते हुए और मेल चेक करते हुए इसे अपने इरेज़र UV-ROM में उजागर किया।
जब मैंने इरेज़र से नियंत्रक को हटा दिया, तो मैंने पाया कि फ्लैश-मेमोरी वास्तव में मिटा दी गई थी और अपनी मूल स्थिति में वापस आ गई (सभी मान 0xFF हैं), और सुरक्षात्मक फ्यूज-बिट्स को भी निष्क्रिय कर दिया गया। यह भी ध्यान में रखना चाहिए कि यूवी विकिरण भी EEPROM स्मृति को प्रभावित करता है।
यह स्पष्ट है कि सुरक्षात्मक फ्यूज-बिट्स के ऊपर धातु प्लेटें सिर्फ कार्यक्रमों की फ्लैश-मेमोरी से उन्हें अलग करने के खिलाफ सुरक्षा के रूप में काम करती हैं।

चित्र उस समस्या (और इसके समाधान) का चित्रण करता है जो मैंने सामना किया। ट्रांजिस्टर फ्लैश-मेमोरी पर सूचना को मिटाने के लिए, मजबूत यूवी विकिरण को अपने फ्लोटिंग शटर तक पहुंचना होगा। और धातु स्क्रीन यूवी किरणों को प्रभावी ढंग से प्रतिबिंबित करके इसे रोकते हैं।
हालांकि, ऑक्साइड और सिलिकॉन के लिए प्रकाश के अपवर्तक सूचकांकों के बीच अंतर के कारण, एक निश्चित कोण पर गिरने वाली रोशनी इसकी सतह से परिलक्षित होगी। इस प्रभाव को बेहतर ढंग से समझने के लिए, आप पूल में कूद सकते हैं और पानी को लगभग आँख के स्तर पर देख सकते हैं। पानी और हवा के अपवर्तक सूचकांकों में अंतर के कारण पानी में बहुत अच्छी परावर्तित होगी। इसे कुल आंतरिक प्रतिबिंब कहा जाता है।
यह प्रतिबिंब स्क्रीन की धातु की सतह को उछालकर ट्रांजिस्टर के फ्लोटिंग गेट पर वापस गिरने के लिए यूवी विकिरण का कारण बन सकता है। तो, ROM इरेज़र के अंदर PIC माइक्रोकंट्रोलर को चालू करते हुए, मैं पर्याप्त प्रकाश को निर्देशित कर सकता हूं ताकि यह फ्लैश मेमोरी के ट्रांजिस्टर क्षेत्र में परिलक्षित हो, जिससे यह मिट जाए। कई प्रयासों के बाद, मैंने एक ऐसी तकनीक विकसित की जो काफी अच्छी तरह से काम करती है।

यह रोम इरेज़र के अंदर माइक्रोकंट्रोलर की एक तस्वीर है (यूवी दीपक के कारण नियंत्रक के चारों ओर नीली चमक)। माइक्रोकंट्रोलर को एंटीस्टेटिक सामग्री में एक कोण पर रखा गया है।
लेकिन यह सब फ्लैश मेमोरी के उस हिस्से में आवश्यक डेटा को मिटाने से नहीं बचा सकता है जहां माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्राम संग्रहीत है। इस डेटा के क्षरण को रोकने के लिए, एक निरंतर मास्क का उपयोग किया जाता है, जो बिजली के टेप से बहुत करीने से कट गया था और दो चिमटी, एक माइक्रोस्कोप और एक अटूट हाथ के साथ क्रिस्टल से जुड़ा हुआ था। विद्युत टेप पराबैंगनी विकिरण के मार्ग को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध करता है, जिससे मेमोरी क्षेत्र को नष्ट होने से बचाता है, साथ ही साथ। सिलिकॉन सब्सट्रेट से परावर्तित पराबैंगनी को अवशोषित करता है।

यह एक क्रिस्टल की तस्वीर है जिसमें फ्लैश क्षेत्र पर एक संलग्न मुखौटा होता है।
इस तकनीक का उपयोग करते हुए, मैं अंत में मुख्य माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्राम को मिटाए बिना सुरक्षात्मक फ्यूज बिट्स को रीसेट करने में सक्षम था। उसी तरह, आप केवल कुछ फ्लैश मेमोरी को मिटा सकते हैं। हुर्रे!

टिप्पणी

जाहिर है, वर्णित विधि केवल उन उपकरणों के लिए उपयुक्त है, जिनमें रिप्रोग्रामेबल फ्यूज-बिट्स होते हैं। यदि सुरक्षा बिट्स को केवल एक बार प्रोग्राम किया जाता है (और ऐसा होता है), तो यह तकनीक उपयुक्त नहीं है। इन उपकरणों में, चिप पर पतले कंडक्टर को बस जला दिया जाता है। हालांकि, मेरे सहकर्मी ने कहा कि इस मामले के लिए उनके नियंत्रण के तरीके भी विकसित किए गए थे (मुझे लगता है कि वे कुछ इसी तरह के माइक्रोसर्जरी तरीके से संपर्क बहाल करते हैं)। मुझे यह भी पता है कि इस ऑपरेशन की लागत ओह कितनी महंगी है।
मैं यह भी ध्यान देना चाहूंगा कि लोकप्रिय रूप से लोकप्रिय AVR माइक्रोकंट्रोलर्स में, फ़्यूज़-बिट्स की एक समान संरचना होती है (वे उसी तरह से पुन: क्रमित होते हैं), जो हमें यह आशा करने की अनुमति देता है कि वर्णित तकनीक उनके लिए भी उपयुक्त है!

UPD: निश्चित ट्रांसलेशन दोष (बैंड गैप, मैग्नेटिक टेप और कंट्रोलर की मेमोरी कैसे भरें) के बारे में।

यूपीडी 2: एक ही विषय, लेकिन एवीआर माइक्रोकंट्रोलर के लिए, यहां और यहां कवर किया गया है । यहां आप एक फर्मवेयर पढ़ने का आदेश दे सकते हैं और यहां तक ​​कि विशेष खरीद भी सकते हैं। उपकरणों।

मूल लेख यहाँ है ।