我所了解的物联网设备测试方法（硬件篇）

0x01.前言

本科所学专业就是IoT，面试安全岗位时大部分面试官都会问我写IoT安全相关的东西，花了半天的时间整理了下本科期间做过的有关IoT安全的技术、demo等。

0x02.废话连篇

先说下我个人对IoT的看法，物联网关键的在于“网”这个字，万物互联，靠的就是“网”，至于这个“网”，实现的方式多种多样，这也是前些年的物联网的“碎片化“问题的一部分原因，协议、标准不同，很难有一套成熟的框架或者说是体系可以用于标准、安全地给开发者使用，开发出来的东西漏洞百出，甚至同样的一种功能实现，不同厂商的产品漏洞的危害点却在不同的层面，比如说同样是智能锁的远程开关功能，可以怎么做？

典型的应该是有两种思路，和近场还是远场有关系，近场的解决方案应该是直接蓝牙控制或者厂商私有的协议，针对这种方案可以抓包重放等，就我接触到的产品而言，重放攻击针对大部分都是有效的；远场的解决方案都离不开”云“，可能是app端与云端验证，然后云端下发指令，这种上云的操作，攻击可以从app端做，也可以从web端入手。App端可能需要hook不同的方法了解如何与IoT设备进行交互，也需要关注交换格式的方法，比如JSON、XML等，有些app会固化编码自己的密钥，攻击者以此伪造消息传送给云端来伪造开关的指令，云端基本上和传统的web安全攻击思路都是相同的，OWASPtop10的那些漏洞，在IoT的云端甚至更加广泛，平行越权、RCE、未授权访问等都是非常常见的。

像智能锁这一类的由传统产品改造后的IoT设备是目前应用最典型的，应该说也是存在漏洞最多的层面。为什么？还是以智能锁为例，本来锁具面临的攻击只是物理攻击而已（拿一些工具撬开），现在它成IoT了，增加了其他功能，比如说用app控制了，攻击者可以从app端下手，控制了app就控制了智能锁，再进一步，上云了，攻击面就更大了，web的攻击技术也可以用来控制锁具了。功能越多，漏洞的攻击面越多。就像安全从业者很喜欢引用的木桶理论一样，木桶能盛多少水，取决于最短的一块木板。

IoT安全从业者，必然要求是文能IDA，武能示波器，软硬方面的技能兼备。

废话说完了，接下来进入正题。

0x03.工具篇

推荐用树莓派吧。很多demo都是在树莓派上开发的，然后在后期出于成本等方面的考虑，联系专业的厂商进行硬件的定制，剪切了不必要的硬件。此外，树莓派自身就是ARM架构，与许多IoT设备相似，当然，还有相当一部分是MIPS、PowerPC等，这些架构的话，树莓派带起来可能会有困难，在计算机上装个QEMU或者FAT基本够用了。树莓派另一方面在于原生的raspbian，有许多的开源工具可以使用，比如OpenOCD、SPIFlash等等。

此外，还需要一些硬件工具，比如SDR、万用表、烙铁、热风枪、烧录座等等，土豪可以再买个示波器、电子显微镜；一些使用的命令行级别的工具，如file、hexdump、strings、dd、lzma、7z等。

0x04.接口调试篇

主要碰到的接口有UART、JTAG、I2C、SPI等，这儿详细讲讲UART的，因为我用到的最多，其次就是JTAG，相对来说，I2C、SPI比较少。

1.UART（通用异步接收器发送器）

是一种硬件组件，允许两个硬件外围设备之间的异步串行通信。它们可以位于同一块电路板上（例如微控制器与电机或LED屏幕通信），也可以位于两个不同的设备之间（例如设备微控制器与PC通信）。它可以允许通过串行读取/写入设备。

在许多物联网设备中，板上的UART端口保持打开状态，任何人都可以通过串口连接和访问以获得shell，日志输出等。设备通常会有一组引脚，连接到微控制器UART RX和TX引脚，用于发送和接收串行数据。

在板子上找到相应的引脚后，连接计算机前，还需要usb转ttl：

用于转换电气标准，即高低电平的转换。

连接好后打开xshell或者secureCRT，设置端口和波特率，就可以拿到shell了。

当然大部分情况下没这么简单，可能只是进了busybox，还需要进一步地搜集、解密root的密码等操作，这里不再展开。

2.JTAG

JTAG属于微控制器调试接口。微控制器具有在运行期间使用指定引脚进行调试的规定，这些引脚连接到电路板上的引脚。这些引脚（端口）由开发人员和设计人员用于调试，读/写固件和微控制器内部存储器，生产后控制/测试微控制器引脚。这使得调试端口成为最关键的攻击面之一，因为它为攻击者提供了强大的功能和访问权限。除了JTAG之外，还包括cJTAG、SWD。

JTAG的接口在PCB上基本如下图：

JTAG协议定义了可用于测试和调试微控制器的标准接口和命令。 JTAG定义了四个引脚接口（以及一个额外的可选引脚TRST）

开发者可以使用这些引脚与微控制器上实现的TAP（测试访问端口）进行通信。从安全角度来看，识别JTAG端口并与其连接允许攻击者提取固件，对逻辑进行逆向工程，并在设备上种植恶意固件。通过JTAG提取固件的技术在固件提取篇有具体例子。

3.I2C

内部集成电路是一种短距离通信协议，用于同一板上芯片之间的通信。

I2C的一个用例是EEPROM芯片，它连接到微控制器I2C引脚，通常存储数据或代码。 典型的攻击包括篡改数据，提取敏感信息，破坏数据等。我们分析EEPROM芯片上的静态数据，并通过嗅探I2C通信来执行运行时分析，可以了解安全隐患。

4.SPI

串行外设接口也是一种短距离通信协议，用于同一板上芯片之间的通信。与I2C相比，具有更高的吞吐量。

它用于与各种外围设备通信。 闪存和EEPROM芯片也使用SPI。 测试和分析的方法与I2C类似。

0x05.固件提取篇

常用的提取固件的方法有这么几种。

最简单的方法就是去官网下载，或者找技术售后索要，如果有的话网上一般都是可以找到的。

第二简单的简单的方法就是在OTA升级时进行抓包，抓取并分析通信的流量，得出升级固件的具体流程，如果可以从通信过程中直接获取升级固件的目的地址，直接去下载就可以，或者可以模拟固件升级的过程，然后获取固件。一般来讲，ftp、http等方式进行固件升级的产品比较容易使用此种攻击手段。

除去以上两种，接下来的方法是硬件安全研究人员常做的。

从编程器读取。分别连接芯片引脚和编程器，直接读取即可；有时候可能需要把芯片拆焊下来，通过烧录座编程器读取。

利用调试接口导出。通过UART串口，读取uboot启动信息，串口输出中可以发现具体型号，然后使用编程器读取并保存，就获取到固件了。

一些情况下，也会通过JTAG/SWD接口进行读取。将提取出的芯片固件在烧录座上，将仿真器与烧录座的JTAG接口连接，插入计算机，打开配套的客户端进行读取。

获取到固件后，之后的技术涉及偏向于软件层面，这儿不再展开。

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