我們知道，研究一套可行實(shí)用的單片機(jī)系統(tǒng)肯定要花大量的人力和物力。為了使所研制的系統(tǒng)不被別人所剽竊，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，通常在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，都要進(jìn)行加密設(shè)計(jì)。加密設(shè)計(jì)一般有硬件加密和軟件加密。而硬件加密的方法很多，可以采用PAL、GAL等芯片將CPU與ROM之間的地址線或數(shù)據(jù)線按一定密鑰規(guī)律進(jìn)行交換，這樣就把原程序頁(yè)號(hào)打亂，起到加密作用。但這里探討的是幾種簡(jiǎn)單的硬件加密技術(shù)。

1.硬件加密設(shè)計(jì)步驟

1.1 根據(jù)具體項(xiàng)目和任務(wù)，設(shè)計(jì)目標(biāo)程序并在未加密情況下調(diào)試成功。

1.2 設(shè)計(jì)硬件加密電路。

1.3 對(duì)調(diào)試好的軟件按硬件電路進(jìn)行加密翻譯，不同的硬件加密電路翻譯出來(lái)的軟件不同。

1.4 將加密翻譯后的軟件寫進(jìn)EPROM。

這樣，剽竊者將得到的EPROM里的程序進(jìn)行反匯編后，不在是原來(lái)的程序，甚至是邏輯關(guān)系混亂毫無(wú)價(jià)值的代碼。從而保護(hù)了原設(shè)計(jì)者的利益。

2. 硬件加密電路的設(shè)計(jì)

為方便說(shuō)明硬件加密原理和軟件加密翻譯方法，先列舉一例題，以下論述均以該例子為研究對(duì)象。

例1 比較兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)的大小，設(shè)兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)事先分別存在RAM里的30H和31H單元，若（30H）里的數(shù)大，則累加器的A.0~A.3為高電平;若（31H）里的數(shù)大，則累加器的A.4~A.7為高電平；若兩數(shù)相等，則累加器的A.2~A.5為高電平。試設(shè)計(jì)匯編程序?qū)崿F(xiàn)。

該例題所設(shè)計(jì)的原程序、機(jī)器代碼和存儲(chǔ)單元如下：

2.1 硬件加密方法一

將數(shù)據(jù)線中某幾根線換位，如圖1所示。將圖中數(shù)據(jù)線D1、D2交叉，這樣單片機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的實(shí)際代碼就與EPROM中存儲(chǔ)的代碼完全不同了。若將例1的程序存入EPROM ，那么存入的實(shí)際代碼就要做相應(yīng)的加密翻譯，以使單片機(jī)從EPROM中所取的代碼正確。

加密翻譯后在EPROM中實(shí)際存的代碼和反匯編的結(jié)果如下：

P2.0~P2.4P0.3~P0.7P0.2P0.1P0.0ALEPSENCPU8031

74LS373

A8~A12A3~A7A2A1A0 2764OE CED3~D7D2D1

2.2 硬件加密方法二：

將CPU和EPROM間的地址換位，如圖2所示，將地址線A0、A1換位交叉，這樣單片機(jī)系統(tǒng)程序存在EPROM中的代碼不變，但存儲(chǔ)順序完全打亂。若將例1的程序存入EPROM時(shí)，為保證單片機(jī)的正常工作，要將存儲(chǔ)代碼的順序按硬件電路要求做相應(yīng)的改變，即進(jìn)行加密翻譯，加密翻譯后EPROM中存儲(chǔ)的實(shí)際代碼和反匯編的結(jié)果如下：

從反匯編的結(jié)果看，既是剽竊者取出EPROM里的程序代碼，反匯編后也得不到原來(lái)的程序了。

2.3 硬件加密方法三

將CPU和EPROM間的數(shù)據(jù)線某些位經(jīng)過(guò)三態(tài)反相器求反。如圖3所示，將數(shù)據(jù)線D0、D1分別求反后送CPU，這樣存在EPROM里的程序和原來(lái)的程序就不同了。若將例1的程序按硬件加密電路進(jìn)行軟件加密翻譯后，存在EPROM里的實(shí)際代碼和反匯編后結(jié)果如下：

P2.0~P2.4P0.2~P0.7P0.1P0.0 ALEPSENCPU8031

74LS373

A8~A12A2~A7A1A0 2764OE CE D2~D7D1D0

可見經(jīng)硬件加密后，存在EPROM里的代碼與原來(lái)代碼完全不同。

2.4 硬件加密方法四

將CPU和EPROM間的地址線的某些位求反。如圖4所示，將地址線A0、A1求反，這樣存在EPROM里的代碼內(nèi)容不變，但代碼的存儲(chǔ)順序要按硬件電路相應(yīng)改變。若仍以例1為例，將該程序代碼加密后，存在EPROM里的代碼和反匯編后的結(jié)果如下：

A8~A12A2~A7A1A0OE CE2764D2~D7D1D0

P2.0~P2.4P0.2~P0.7P0.1P0.0 ALEPSENCPU8031

74LS373

可見將EPROM里的代碼反匯編后，仍得不到原程序。

總結(jié)

堅(jiān)持不懈的嘗試突破保護(hù)機(jī)制的破解團(tuán)體和不斷引入新的安全防范方案的制造商之間的斗爭(zhēng)是沒(méi)有盡頭的。 “道高一尺，魔高一丈”，又或是“邪不壓正”，將不停的在兩派之間上演。其實(shí)軟件加密原理很簡(jiǎn)單，就是利用單片機(jī)IC廠商，為每片出廠芯片的某一特殊全球唯一識(shí)別參數(shù)，即ID號(hào)做為密鑰，對(duì)程序進(jìn)行加密。如果以本ID號(hào)的程序燒到另一ID號(hào)的芯片中，程序中經(jīng)軟件加密過(guò)的部分的功能將完全失效。

要解密上述經(jīng)軟件加密過(guò)的程序，唯一的途徑，就是反匯編程序，分析單片機(jī)反匯編后的匯編程序，將程序中軟件加密相關(guān)的密鑰去掉，然后編譯得到新的程序。這項(xiàng)工作需要的不只是耐心，更多的是專業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。