CN101950344A

CN101950344A - 一种嵌入式软件程序加解密方法

Info

Publication number: CN101950344A
Application number: CN2010102890283A
Authority: CN
Inventors: 林进全
Original assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Current assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: CN101950344B

Abstract

本发明涉及一种嵌入式软件程序加解密方法，其中加密方法包括：从原始软件程序中随机抽取数据块形成抽样数据szSampVal；将所述抽取数据块的偏移量和大小、szEncryptHashVal以及有效设备识别码范围VALID_UID，插入原始软件程序形成加密程序；解密方法包括：读取嵌入式设备识别码UID；若UID属于VALID_UID且D(szEncryptHashVal)=HASH(szSampVal+VALID_UID)，解密成功，否则失败。这种嵌入式软件程序加解密方法，将代码与有效设备识别码范围绑定后加密使用，为防仿制和刷新提供基础。

Description

一种嵌入式软件程序加解密方法

技术领域

本发明涉及加解密技术，具体涉及一种嵌入式软件程序加解密方法。

背景技术

嵌入式产品已经日益普及，尤其是随着可便携式电子装置逐渐盛行，使得其成为日常生活中不可缺少的一部分。

嵌入式软件程序通常存储在嵌入式设备的存储器中(如闪存FLASH或只读存储器ROM)，而非法复制存储器中的软件程序也已相当容易。另一方面，很多嵌入式产品都采用相同或者类似的解决方案，从而造成，部分人应用别人的硬件平台来烧录自己的软件程序进行恶意刷新，或者从他人嵌入式产品的存储器中读取软件程序来用于自己的硬件平台进行仿制。

在现有技术中，已有的嵌入式软件程序加密及解密的方法，主要有：

1.嵌入式设备在启动或者运行过程中，通过与一微控制器设备进行数据交互，实现基于一定加/解密算法的认证过程。此种方法虽然能有效防止恶意刷新和仿制，但是嵌入式设备与微控制器设备属于捆绑式关系，从应用角度考虑具有较大的局限性；

2.新增加密装置，如微狗、软件狗、密盘、加解密芯片等，依赖新增的加密装置来实现加解密过程。此种加解密方法能有效防止恶意刷新和仿制，但嵌入式设备与加密装置属于捆绑式关系，这就意味着一旦加密装置损坏，那么嵌入式设备将难以使用，无形中限制了嵌入式设备的寿命、维护费用和应用推广，另外新增加密装置也提高了嵌入式设备成本。况且随着仿制技术的推陈出新，对加密装置提出了更高的要求，更进一步限制了此种加解密方式的应用推广；

3.通过将硬件系列号与软件程序相互绑定的加解密方法。加密时，对嵌入式设备的硬件系列号进行加密处理，然后移植到软件程序内；解密时，从软件程序内解密出嵌入式设备硬件系列号，并获取当前嵌入式设备硬件系列号，将两个系列号两相比较，相同则解密成功，否则解密失败。采用此种方式能极为有效地防止软件程序被仿制，但是并不是所有的嵌入式设备都能提取到硬件系列号，故而此种加解密方式存在一定的局限性。同时采用此种方式，决定了软件程序与嵌入式设备之间是一对一的关系，故而很难将其应用于防止恶意刷新上；

4. 通过嵌入式设备存储器坏块信息实现加解密的方法。加密时，统计嵌入式设备软件程序存储器中的坏块，生成坏块信息，并将生成的坏块信息保存到指定位置；解密时，从指定位置获取坏块信息，并验证当前嵌入式设备软件程序存储器中的实际坏块是否匹配所述坏块信息，匹配则解密成功，反之则解密失败。此种加解密方式，能有效防止仿制，但难以防止恶意刷新，且一旦嵌入式设备使用过程中软件程序存储器自身产生新的坏块，那么就将直接导致解密失败，无形中人为地为嵌入式设备的正常运行设置了屏障。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种嵌入式软件程序加解密方法，能低成本、高效灵活地实现防止对软件程序进行非法恶意刷新或读取存储器内的软件程序进行仿制。

本发明的第一个技术问题这样解决：构建一种嵌入式软件程序加密方法，包括以下步骤：

从原始软件程序中随机抽取数据块形成抽样数据szSampVal；

将所述抽取数据块的偏移量和大小、值szEncryptHashVal以及有效设备识别码范围VALID_UID，插入原始软件程序形成加密程序；其中：szEncryptHashVal = E(HASH(szSampVal+VALID_UID))，E()是加密函数，HASH()是哈希函数，+表示绑定。

按照本发明提供的加密方法，所述插入是在原始软件程序头部、尾部或中间，优选尾部，这样无须增加偏移量的插入修正计算。

按照本发明提供的加密方法，所述有效设备识别码范围包括但不限制于是嵌入式设备IMEI号段、嵌入式设备入网许可号段、嵌入式设备处理器芯片ID号段、嵌入式设备软件程序存储器ID号段或嵌入式设备随机存储器ID号段。

按照本发明提供的加密方法，所述绑定包括但不限制于以下三种方式：

㈠VALID_UID和szSampVal级联；

㈡将VALID_UID作为szSampVal散列函数HASH()的变换因子；

㈢将VALID_UID和szSampVal等分成相同的份数，再进行内插。

按照本发明提供的加密方法，所述插入还包括将扩展标记插入原始软件程序。

本发明的另一个技术问题这样解决：构建一种嵌入式软件程序解密方法，包括以下步骤：

读取嵌入式设备识别码UID；

若UID属于VALID_UID且D(szEncryptHashVal) = HASH(szSampVal+VALID_UID)，解密成功，否则失败；其中：VALID_UID是从加密程序指定位置读取的被插入的有效设备识别码范围，D()是解密函数，szEncryptHashVal是从加密程序指定位置读取的被插入的值，HASH()是哈希函数，szSampVal 是根据从加密程序指定位置读取的被插入的抽取数据块的偏移量和大小从加密程序中获取的数据块，+表示绑定。

按照本发明提供的解密方法，若UID不属于VALID_UID，解密失败直接终止。

按照本发明提供的解密方法，所述有效设备识别码范围包括但不限制于是嵌入式设备IMEI号段、嵌入式设备入网许可号段、嵌入式设备处理器芯片ID号段、嵌入式设备软件程序存储器ID号段或嵌入式设备随机存储器ID号段。

按照本发明提供的解密方法，所述指定位置是在加密程序头部、尾部或中间。

按照本发明提供的解密方法，所述绑定包括但不限制于以下三种方式：

㈠VALID_UID和szSampVal级联；

㈡将VALID_UID作为szSampVal散列函数HASH()的变换因子；

㈢将VALID_UID和szSampVal等分成相同的份数，再进行内插。

按照本发明提供的解密方法，还包括从加密程序指定位置读取被插入的扩展标记。

本发明提供的嵌入式软件程序加解密方法，将软件自身代码与我方有效设备识别码范围绑定后加密使用，为防仿制和刷新提供基础，具体来说：一方面软件自身仅解密成功才能使用、从而防止被仿制；另一方面我方嵌入式设备引导程序（可以是硬件或软件引导程序）设定仅解密成功才能读或写软件、从而防止被刷新。与现有技术相比，具有以下优势：

1) 能有效防止对软件程序进行非法恶意刷新或读取存储器内的软件程序进行仿制；

2) 无需绑定任何外围设备或添加任何加密装置，因而无附加成本、灵活性强；

3) 所采用加密技术相当成熟、种类繁多；

4) 加密软件程序的hash值而非直接加密软件程序本身，保证安全性的同时又能有效校验数据的完整性；

5) 采用随机抽样法从软件程序内随机抽取数据块，然后计算所抽取数据块的hash值，而非计算整个软件程序的hash值，保证安全性的同时又不至于过多地影响执行时间。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明：

图1是本发明嵌入式软件程序加密流程示意图；

图2是本发明嵌入式软件程序解密流程示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明思路：

㈠防仿制：

向嵌入式设备的存储介质下载嵌入式软件程序时，执行本发明所述加密流程，将加密程序下载到嵌入式设备存储介质内；

嵌入式设备启动过程中加载存储介质内的加密程序时，执行本发明所述解密流程，如果解密成功（即：嵌入式设备是我方被授权设备），则继续启动，如果解密失败，则退出启动流程。

㈡防刷新：

我方嵌入式设备将程序下载到我方嵌入式设备存储介质时，执行本发明所述解密流程，如果解密成功（即：被下载程序是我方被授权加密程序），则将程序下载到存储介质内，否则退出下载流程。

第二、结合具体实施例进一步说明本发明基础和核心：

㈠加密方法

如图1所示，包括以下步骤：

101）采用随机抽样法RandSampMethod从软件程序software_code内随机抽取数据块形成抽样数据szSampVal，即：szSampVal = RandSampMethod(software_code)；

102）绑定嵌入式设备有效识别码VALID_UID和szSampVal，经过散列函数HASH变换得hash值szHashVal，即：szHashVal = HASH(szSampVal, VALID_UID)；

103）加密szHashVal形成加密hash值szEncryptHashVal，即：szEncryptHashVal = E(szHashVal)；

104）将所抽取数据块在software_code内的偏移量和大小信息、szEncryptHashVal、VALID_UID作为加密信息写到software_code尾部形成加密数据包。

㈡解密方法

如图2所示，包括以下步骤：

201）读取位于加密程序尾部的加密数据包；

202）读取当前嵌入式设备识别码UID，并提取加密数据包内的

嵌入式设备有效识别码VALID_UID；

203）判断UID是否在VALID_UID内？是进入下一步，否则进入步骤209）；

204）根据加密数据包内对应偏移量和大小信息，从software_code内加载数据块形成加载数据szSampVal’；

205）绑定VALID_UID和szSampVal’，经过散列函数HASH变换得hash值，即：szHashVal’ = HASH(szSampVal’, VALID_UID)；

206）解密加密数据包内加密hash值szEncryptHashVal，即：

szHashVal’’ = D(szEncryptHashVal)；

207）判断szHashVal’和szHashVal’’是否相等，是进入下一步，否则进入步骤209)；

208）解密成功，跳过步骤209)；

209）解密失败，终止程序。

第三，结合具体实际应用进一步详细说明，其中㈠、㈡和㈢可根据不同需求而自行选定：

㈠嵌入式设备有效识别码范围VALID_UID

可选用嵌入式设备IMEI号段作为嵌入式设备有效识别码范围VALID_UID，假设IMEI号段为01234567890000099999，即嵌入式设备有效IMEI号为012345678900000~012345678999999，而UID就是当前嵌入式设备IMEI号。此时依据嵌入式设备IMEI号是否在有效IMEI号段内判定嵌入式设备是否有效。

㈡加密信息方式

可创建如下结构体用以保存加密信息，

结构体的结构可为：

typedef struct{

int nOffset;

int nLength;

}TDataPos;

typedef struct{

TDataPos arrSignData[D_RANDOM_PART];

BYTE szEncryptHashVal[D_SIGN_SIZE];

BYTE szValidUid[D_VALID_UID_SIZE];

BYTE szReserver[D_RESERVER_SIZE];

}TBlEncryptInfo, *PTBlEncryptInfo;

结构体内，arrSignData[]用以保存步骤101)所得每一数据块在软件程序内的偏移量和大小信息；szEncryptHashVal[]用以保存步骤103)所得加密hash值szEncryptHashVal；szValidUid[]用以保存嵌入式设备有效识别码VALID_UID；szReserver[]用以保存扩展标记，扩展标记可被修改，并可预设为不同的功能，若扩展标记未被预设为特定功能，则扩展标记值可全为0。

㈢具体函数

1) 选用等距抽样法作为RandSampMethod，将软件程序n等分，从每一等分首部提取m byte大小数据块，n和m可由随机数产生器产生；

2) 选用HMAC_SHA1作为散列函数，同时选择VALID_UID作为szSampVal散列函数HASH变换因子。此时绑定VALID_UID和szSampVal，经过散列函数HASH变换得hash值szHashVal可由下式实现，

HMAC_SHA1(szSampVal, nSampValLen, VALID_UID, nValidUidLen, szHashVal)

其中，nSampValLen表示抽样数据长度、nValidUidLen表示嵌入式设备有效识别码长度、szHashVal用以保存计算所得hash值。

㈣防仿制过程

将本发明所述加解密流程应用于嵌入式设备启动过程，实现防止读取存储器内的软件程序进行仿制，具体通过如下步骤实现：

1) 向嵌入式设备的存储介质下载嵌入式软件程序时，执行本发明所述加密流程，将加密后的软件程序下载到嵌入式设备存储介质内；

2) 嵌入式设备启动过程加载存储介质内加密后的软件程序时，执行本发明所述解密流程，如果解密成功，则从存储介质内加载软件程序继续启动，如果解密失败，则退出启动流程。

㈤防刷新过程

本实施例将本发明所述加解密流程应用于嵌入式软件程序下载过程，实现防止对软件程序进行非法恶意刷新，具体通过如下步骤实现：

1) 通过一微处理器MPU设备，比如计算机PC，根据本发明所述加密流程加密嵌入式软件程序；

2) 将加密后的软件程序发送到嵌入式设备；

3) 嵌入式设备将加密后的软件程序下载到嵌入式设备存储介质时，执行本发明所述解密流程，如果解密成功，则将软件程序下载到存储介质内，如果解密失败，则退出下载流程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种嵌入式软件程序加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

从原始软件程序中随机抽取数据块形成抽样数据szSampVal；

2.根据权利要求1所述加密方法，其特征在于，所述插入是在原始软件程序头部、尾部或中间。

3.根据权利要求1所述加密方法，其特征在于，所述有效设备识别码范围是嵌入式设备IMEI号段、嵌入式设备入网许可号段、嵌入式设备处理器芯片ID号段、嵌入式设备软件程序存储器ID号段或嵌入式设备随机存储器ID号段。

4.根据权利要求1所述加密方法，其特征在于，所述绑定是VALID_UID和szSampVal级联。

5.根据权利要求1所述加密方法，其特征在于，所述绑定是将VALID_UID作为szSampVal散列函数HASH()的变换因子。

6.根据权利要求1所述加密方法，其特征在于，所述绑定是将VALID_UID和szSampVal等分成相同的份数，再进行内插。

7.根据权利要求1所述加密方法，其特征在于，所述插入还包括将扩展标记插入原始软件程序。

8.一种嵌入式软件程序解密方法，其特征在于，包括以下步骤：

读取嵌入式设备识别码UID；

9.根据权利要求8所述解密方法，其特征在于，若UID不属于VALID_UID，解密失败直接终止。

10.根据权利要求8所述解密方法，其特征在于，所述有效设备识别码范围是嵌入式设备IMEI号段、嵌入式设备入网许可号段、嵌入式设备处理器芯片ID号段、嵌入式设备软件程序存储器ID号段或嵌入式设备随机存储器ID号段。