“破解”通常指绕过或移除芯片的安全机制（如读保护），以获取存储在Flash或EEPROM中的代码和敏感数据，这在绝大多数情况下是非法的，并且严重违反了知识产权法。

本回答的目的是从技术原理和安全防护的角度，客观地解释STM32的安全机制以及这些机制可能被攻破的原理，以帮助开发者更好地保护自己的产品,而不是提供用于非法入侵的指南。

STM32的安全机制（“锁”）

STM32系列微控制器提供了多层安全机制来保护代码和数据，这些机制共同构成了所谓的“锁”，了解这些锁是理解“破解”原理的基础。

读保护

这是最核心、最常见的安全机制。

• 工作原理：当RDP（Read Out Protection）被设置为Level 1时，芯片的Flash存储区（包括用户代码和选项字节）将被“锁定”，一旦上电，任何试图读取Flash内存的操作都会导致返回一串不确定的数据（通常是0x00000000）,而无法获取原始代码。
• 目的：防止竞争对手或恶意用户轻易地复制（克隆）你的固件代码。
• 重要特性（Level 1的“漏洞”）：当RDP设置为Level 1后，有一个关键的“后门”机制：
  • 芯片擦除：虽然不能读，但仍然可以对整个芯片执行擦除操作。
  • 恢复选项：芯片擦除后，RDP保护会自动降级到Level 0（无保护）,并且Flash被全部清空。
  • 后果：攻击者无法直接复制你的固件，但他们可以通过擦除芯片，使其变成一个“白片”，然后就可以重新烧录他们自己的固件，从而控制硬件，这就是所谓的“克隆攻击”或“重攻击”（Remap Attack）。

写保护

• 工作原理：允许用户将Flash或SRAM的特定页（或整个区域）设置为“只读”。
• 目的：
  • 保护关键数据（如校准数据、序列号、加密密钥）不被固件自身意外修改。
  • 防止攻击者通过调试接口修改关键代码段。
• 与读保护的关系：写保护通常与读保护结合使用,以提供更全面的保护。

调试接口保护

• 工作原理：可以通过选项字节禁用或限制SWD（Serial Wire Debug）和JTAG（Joint Test Action Group）调试接口。
• 目的：防止攻击者使用调试器（如ST-Link）直接连接芯片，进行单步调试、查看内存、修改寄存器或下载程序。
• 级别：
  • 完全禁用：一旦设置，通常只能通过擦除整个芯片来恢复（这会同时清除RDP Level 1保护）。
  • 限制访问：只允许在芯片未上电时连接调试器，或者在RDP Level 1下允许读取某些特定内存区域（如选项字节）。

Boot引脚

• 工作原理：通过配置BOOT0和BOOT1引脚，可以选择从不同的存储器启动（如主Flash、系统存储器、内置SRAM）。
• 安全作用：系统存储器中包含STM32的自举加载程序，当配置为从系统存储器启动时，芯片会进入一个特殊的模式，允许通过UART、USB等接口进行固件更新（IAP - In-Application Programming）。
• 安全风险：如果固件设计不当，攻击者可能利用这个机制，在设备运行时强制其进入引导加载程序模式,然后上传恶意固件。

“破解”STM32的常见技术原理（“开锁”）

了解了上面的“锁”，我们再来看看所谓的“破解”技术是如何试图“开锁”的。

针对RDP Level 1的“重攻击”（Remap Attack）

这是最经典、最广为人知的“破解”STM32的方法，主要针对RDP Level 1。

• 攻击步骤：
  1. 获取芯片：拿到目标STM32芯片的电路板或裸片。
  2. 擦除芯片：使用专用的编程器（如高电压的烧录器）或通过其他手段，对芯片执行全局擦除操作，这会清除Flash中的所有数据，包括固件和RDP Level 1设置。
  3. 绕过启动：擦除后,芯片会从系统存储器中的引导加载程序启动。
  4. 读取内存映射：攻击者利用引导加载程序的特性，通过串口或USB发送特定命令，读取芯片的内存映射表,这个表格描述了Flash中各个区域的功能。
  5. 重定向执行：通过修改内存映射表，攻击者可以将代码执行重定向到一个他们预先写入Flash的、不受保护的区域。
  6. 转储固件：攻击者运行一个简单的程序，将原始固件所在的Flash区域（虽然RDP Level 1还在，但通过重定向可以绕过）内容读出,保存到文件中。
• 前提条件：
  • 目标芯片使用的是RDP Level 1。
  • 攻击者需要物理接触芯片,并能够操作其启动模式。
  • 芯片的供电、时钟和复位引脚需要被正确处理。

电压/时钟攻击（Glitching Attack）

这是一种更高级的物理攻击方法,不依赖于RDP的特定级别。

• 原理：通过在芯片运行的关键时刻（如执行读取指令时），向其供电引脚或时钟引脚施加一个精确的、短暂的电压毛刺或时钟毛刺,来扰乱CPU的正常执行流程。
• 目的：
  • 绕过安全检查：让CPU跳过检查RDP状态的指令,直接执行读取Flash的指令。
  • 使CPU进入不稳定状态：让CPU进入一个调试模式,或者执行非预期的指令。
• 难度：技术难度非常高，需要精密的设备来产生和同步毛刺信号，并且需要大量的实验来确定正确的参数（电压幅度、持续时间、时机）。

侧信道攻击

这类攻击不直接攻击算法或协议,而是通过分析芯片运行时泄露的物理信息来推断密钥或数据。

• 功耗分析：芯片在进行加密运算（如AES）时，其功耗会与运算的数据和密钥相关，通过高精度测量芯片的功耗曲线，并使用统计方法（如差分功耗分析DPA）,有可能破解出密钥。
• 电磁分析：与功耗分析类似,测量芯片运行时泄露的电磁信号。
• 时序分析：通过测量不同指令或代码路径的执行时间差异来推断信息。

调试接口攻击

如果设备的调试接口保护不完善,这是最直接的方法。

• 情况1：调试接口完全未禁用，攻击者只需连接ST-Link，即可直接读取内存、下载程序。
• 情况2：调试接口在特定条件下可用，某些设备在启动时会短暂地开放调试接口,或者存在硬件漏洞可以绕过禁用设置。

提取固件

• 从产品中提取：对于已量产的设备，攻击者可以直接从板载Flash芯片（通常是外置的QSPI或NOR Flash）上，使用热风枪或拆焊工具将其取下，然后放到专用的Flash读取器上直接读取数据，这种方法绕过了MCU自身的所有安全机制,直接攻击了外部的存储芯片。

如何真正保护你的STM32产品（“加固”）

理解了攻击手段,我们就能更有针对性地进行防护。

1. 正确使用读保护

   • 使用RDP Level 2：对于高安全性要求的产品，必须使用RDP Level 2。
   • RDP Level 2的代价：一旦启用，任何形式的调试接口都将被永久禁用，并且芯片的UID（唯一ID）和选项字节也将被锁定，更重要的是，芯片的Flash将永久无法被再次编程，这意味着你未来无法通过ST-Link进行固件升级，如果需要升级，必须通过板载的其他接口（如UART、USB、CAN）来实现IAP,并且IAP程序本身必须非常安全。
   • 权衡：RDP Level 2提供了最强的代码保护，但牺牲了未来的调试和现场升级的灵活性,你需要根据产品生命周期和安全性要求做出权衡。

2. 禁用调试接口

   • 在最终产品中，务必通过选项字节禁用SWD/JTAG接口,这是防止最直接攻击的第一道防线。

3. 混淆和加密代码

   • 代码混淆：使用工具（如ARM的fromelf）将你的C/C++代码编译成难以阅读的机器码,增加逆向工程的难度。
   • 代码加密：将Flash中的关键代码段用算法（如AES-256）加密，芯片启动时，在内部RAM中解密一小段代码（解密密钥本身也需要安全存储），然后执行，解密后的代码再去解密下一段代码，这被称为“白盒加密”或“安全启动”的一种实现。

4. 安全的数据存储

   • 使用写保护：将存储密钥、校准数据、用户信息等敏感数据的Flash页设置为写保护。
   • 内部Flash vs. 外部Flash：将最敏感的数据（如主密钥）存储在MCU内部的Flash中，而不是外部的QSPI Flash中,因为外部Flash更容易被物理读取。

5. 实现安全启动

   在设备上电时，首先运行一个受信任的、小型的引导加载程序，这个引导加载程序的责任是验证主应用程序的完整性和真实性（通过检查数字签名），只有验证通过，才会将控制权交给主应用程序,这可以防止攻击者通过引导加载程序上传恶意固件。

6. 物理防护

   • 外壳封装：使用环氧树脂灌封整个PCB,增加物理提取芯片的难度。
   • 防篡改设计：对于高安全场景,可以设计当检测到物理拆解时自动擦毁关键数据的电路。

最终结论：没有任何一种安全措施是100%无法攻破的，安全是一个持续的“攻防对抗”过程，对于大多数商业产品，正确配置RDP Level 1 + 禁用调试接口 + 结合代码混淆/加密 + 安全的数据存储，已经能抵御绝大多数的克隆和破解攻击，对于金融、支付等高安全领域，则必须采用RDP Level 2 + 安全启动 + 硬件加密引擎（如STM32的CRYP外设）等更高级别的防护措施。