Extract Microcontroller Source Code Protection

Modern microcontrollers (MCUs) often come with secured or encrypted firmware to prevent unauthorized access. However, there are situations where engineers need to extract microcontroller source code for recovery, debugging, or legacy system maintenance. This article explores various techniques used to breakdecrypt, or replicate protected firmware from chips.

برخی از مهاجمان، MCU را کپسوله زدایی می‌کنند تا به قالب سیلیکونی دسترسی پیدا کنند. با استفاده از ابزارهای پیشرفته‌ای مانند پرتو یونی متمرکز (FIB) یا میکروپروبینگ، می‌توانند فایل باینری را مستقیماً از حافظه یا EEPROM/Flash استخراج کنند. این روش از محافظت‌های قفل شده برای خواندن اطلاعات عبور می‌کند اما به تجهیزات تخصصی نیاز دارد. هکرها با تجزیه و تحلیل مصرف برق، نشت الکترومغناطیسی یا تغییرات زمان‌بندی، می‌توانند میان‌افزار رمزگذاری شده را بشکنند. تجزیه و تحلیل توان تفاضلی (DPA) و تزریق خطا روش‌های رایجی برای رمزگشایی برنامه‌های ایمن بدون فعال کردن مکانیسم‌های امنیتی هستند. روش‌های تهاجمی شامل حذف بسته‌بندی تراشه و استفاده از میکروپروب‌ها برای خواندن فایل باینری به طور مستقیم از ریزپردازنده است. این به مهاجمان اجازه می‌دهد حتی اگر میان‌افزار ایمن باشد، فایل را کپی کنند.
برخی از مهاجمان، MCU را کپسوله زدایی می‌کنند تا به قالب سیلیکونی دسترسی پیدا کنند. با استفاده از ابزارهای پیشرفته‌ای مانند پرتو یونی متمرکز (FIB) یا میکروپروبینگ، می‌توانند فایل باینری را مستقیماً از حافظه یا EEPROM/Flash استخراج کنند. این روش از محافظت‌های قفل شده برای خواندن اطلاعات عبور می‌کند اما به تجهیزات تخصصی نیاز دارد. هکرها با تجزیه و تحلیل مصرف برق، نشت الکترومغناطیسی یا تغییرات زمان‌بندی، می‌توانند میان‌افزار رمزگذاری شده را بشکنند. تجزیه و تحلیل توان تفاضلی (DPA) و تزریق خطا روش‌های رایجی برای رمزگشایی برنامه‌های ایمن بدون فعال کردن مکانیسم‌های امنیتی هستند. روش‌های تهاجمی شامل حذف بسته‌بندی تراشه و استفاده از میکروپروب‌ها برای خواندن فایل باینری به طور مستقیم از ریزپردازنده است. این به مهاجمان اجازه می‌دهد حتی اگر میان‌افزار ایمن باشد، فایل را کپی کنند.

Common Techniques to Attack MCU Source Code Protection

1. Decapsulate and Probe the Chip

Some attackers decapsulate the MCU to expose the silicon die. Using advanced tools like Focused Ion Beam (FIB) or microprobing, they can dump the binary directly from the memory or EEPROM/Flash. This method bypasses locked readout protections but requires specialized equipment.

2. Side-Channel Attacks to Decrypt Firmware

By analyzing power consumption, electromagnetic leaks, or timing variations, hackers can crack encrypted firmware. Differential Power Analysis (DPA) and Fault Injection are common ways to decode secured programs without triggering security mechanisms.

3. Exploiting Debug Interfaces to Recover Code

Many MCUs have JTAG, SWD, or UART interfaces left unprotected. Attackers can hack these ports to copy or dump the source code. If the debug mode is disabled, voltage glitching can sometimes bypass the lock.

يقوم بعض المهاجمين بفك كبسولة وحدة التحكم الدقيقة للكشف عن شريحة السيليكون. وباستخدام أدوات متقدمة مثل Focused Ion Beam (FIB) أو الفحص الدقيق، يمكنهم تفريغ الثنائي مباشرة من الذاكرة أو EEPROM/Flash. تتجاوز هذه الطريقة حماية القراءة المقفلة ولكنها تتطلب معدات متخصصة. ومن خلال تحليل استهلاك الطاقة أو التسريبات الكهرومغناطيسية أو اختلافات التوقيت، يمكن للمتسللين اختراق البرامج الثابتة المشفرة. ويعد تحليل الطاقة التفاضلية (DPA) وحقن الأخطاء من الطرق الشائعة لفك تشفير البرامج المؤمنة دون تشغيل آليات الأمان. وتتضمن الطرق الغازية إزالة عبوة الشريحة واستخدام مجسات دقيقة لقراءة الثنائي مباشرة من المعالج الدقيق. ويسمح هذا للمهاجمين بتكرار الملف حتى إذا كانت البرامج الثابتة مؤمنة.
يقوم بعض المهاجمين بفك كبسولة وحدة التحكم الدقيقة للكشف عن شريحة السيليكون. وباستخدام أدوات متقدمة مثل Focused Ion Beam (FIB) أو الفحص الدقيق، يمكنهم تفريغ الثنائي مباشرة من الذاكرة أو EEPROM/Flash. تتجاوز هذه الطريقة حماية القراءة المقفلة ولكنها تتطلب معدات متخصصة. ومن خلال تحليل استهلاك الطاقة أو التسريبات الكهرومغناطيسية أو اختلافات التوقيت، يمكن للمتسللين اختراق البرامج الثابتة المشفرة. ويعد تحليل الطاقة التفاضلية (DPA) وحقن الأخطاء من الطرق الشائعة لفك تشفير البرامج المؤمنة دون تشغيل آليات الأمان. وتتضمن الطرق الغازية إزالة عبوة الشريحة واستخدام مجسات دقيقة لقراءة الثنائي مباشرة من المعالج الدقيق. ويسمح هذا للمهاجمين بتكرار الملف حتى إذا كانت البرامج الثابتة مؤمنة.

4. Brute-Force and Reverse Engineering

For weakly protected chips, brute-forcing the memory can reveal the archive structure. Once extracted, disassemblers and decompilers help replicate the original logic.

5. Microprobing to Clone Firmware

Invasive methods involve removing the chip’s packaging and using microprobes to read the binary directly from the microprocessor. This allows attackers to duplicate the file even if the firmware is secured.

Extract Microcontroller Source Code from program memory and data memory, reset the MCU Protection by attack MCU security fuse bit;

Extract microprocessor’s embedded memory can use the simulated faulty injection to break MCU firmware. As we all confess, focus ion beam can use to modify the status of SRAM unit.

And this process can also be stimulated by DIODE-2D software. Model reveal that the main cause of reversor status modification affected by the laser is locked effect on the parasite circuit result from radiation.

일부 공격자는 실리콘 다이를 노출시키기 위해 MCU의 캡슐화를 해제합니다. 집속 이온 빔(FIB)이나 마이크로프로빙과 같은 고급 도구를 사용하여 메모리나 EEPROM/플래시에서 직접 바이너리를 덤프할 수 있습니다. 이 방법은 잠긴 판독 보호 기능을 우회하지만 특수 장비가 필요합니다. 해커는 전력 소비, 전자기 누출 또는 타이밍 변화를 분석하여 암호화된 펌웨어를 해독할 수 있습니다. 차등 전력 분석(DPA)과 오류 주입은 보안 메커니즘을 트리거하지 않고 보안된 프로그램을 디코딩하는 일반적인 방법입니다. 침습적 방법에는 칩의 패키징을 제거하고 마이크로프로브를 사용하여 마이크로프로세서에서 직접 바이너리를 읽는 것이 포함됩니다. 이를 통해 펌웨어가 보안되어 있어도 공격자가 파일을 복제할 수 있습니다.
일부 공격자는 실리콘 다이를 노출시키기 위해 MCU의 캡슐화를 해제합니다. 집속 이온 빔(FIB)이나 마이크로프로빙과 같은 고급 도구를 사용하여 메모리나 EEPROM/플래시에서 직접 바이너리를 덤프할 수 있습니다. 이 방법은 잠긴 판독 보호 기능을 우회하지만 특수 장비가 필요합니다. 해커는 전력 소비, 전자기 누출 또는 타이밍 변화를 분석하여 암호화된 펌웨어를 해독할 수 있습니다. 차등 전력 분석(DPA)과 오류 주입은 보안 메커니즘을 트리거하지 않고 보안된 프로그램을 디코딩하는 일반적인 방법입니다. 침습적 방법에는 칩의 패키징을 제거하고 마이크로프로브를 사용하여 마이크로프로세서에서 직접 바이너리를 읽는 것이 포함됩니다. 이를 통해 펌웨어가 보안되어 있어도 공격자가 파일을 복제할 수 있습니다.

The status of reversor will only change when the required laser strength lower than the internal parasite structure threshold value. It is the best situation to turn around the laser focusing point when approaching the transistor channel area, but the locked effect can’t be eliminated, since the ion pair generated from laser will fill the reversor swiftly and cause the increase of currency in all of the internal PN conjunctions.