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交流充电桩控制板程序的‘后门’——Bootloader揭秘:工程师如何通过它进行OTA远程升级?又如何防范黑客利用?

Bootloader在交流充电桩中的作用及OTA远程升级原理

Bootloader 是一段在主程序运行之前运行的引导程序,它负责初始化硬件设备、建立内存空间映射图,并将系统环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。在交流充电桩中,Bootloader的主要功能是实现OTA(Over-The-Air)远程升级,即通过无线网络接收新的固件并更新充电桩的主程序。

OTA远程升级的实现原理

  1. 制作升级包:首先需要制作包含固件、头部信息和签名值的升级包。签名值通过对固件和头部信息进行数字签名生成,确保固件的完整性和合法性。
  2. 下载升级包:根据通信协议,通过OTA方式将升级包发送到充电桩的MCU设备。下载方式可以是后台式(应用程序在后台下载新固件,不影响正常使用)或非后台式(进入Bootloader程序下载新固件)。
  3. 验签升级包:MCU设备接收完升级包后,计算固件的摘要并与签名值进行比对,验证升级包的合法性。
  4. 更新程序:验证通过后,Bootloader将新固件写入Flash,覆盖旧固件,并跳转到新固件运行。

Bootloader的安全机制

为了防范黑客攻击,Bootloader采取了以下安全措施:
  1. 数字签名:升级包通过非对称加密算法进行数字签名,只有使用正确的公钥才能验证签名,防止非法固件被安装。
  2. 校验机制:在升级过程中,对固件进行多次校验,如包头检测、数据长度检测、求和取余校验等,确保数据传输的准确性。
  3. 双区模式:采用双区模式存储固件,新固件下载到备用区,只有在新固件校验成功后才替换旧固件,避免因新固件问题导致系统无法启动。

防范黑客攻击的策略

  1. 加密通信:确保OTA升级过程中数据传输的加密,防止数据被窃取或篡改。
  2. 身份认证:在通信过程中进行身份认证,确保只有合法的设备和服务器能够进行数据交互。
  3. 安全启动:在设备启动时进行安全检查,防止非法固件在设备上运行。
  4. 定期更新:及时更新Bootloader和应用程序,修复已知的安全漏洞
通过上述机制,Bootloader不仅能够实现充电桩的OTA远程升级,还能有效防范黑客攻击,确保设备的安全性和可靠性。


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