本文先容一些实用的PCB级硬件逆向的根本技能，可用于研究者和白帽团体剖析未知的硬件。SEC Consult运营的硬件安全专用实验室是SEC Consult安全实验室的一部分。下面展示的研究只是硬件实验室浩瀚研究中的冰山一角。
本日，我们生活在一个被嵌入式设备统治的天下中。每个人都可能生活在各种各样的窥伺、监控中。受安全漏洞影响的路由器、网络摄像头、智好手机和其他嵌入式设备，是极易被攻击的。最近爆发的Mirai病毒事宜和其他LoT恶意软件更加解释了这一点。无论是出于好奇还是应顾客哀求进一步提高产品的安全性，想要深度审计该类设备的固件，我们都须要拆卸下来，好找到调试接口。只有通过对系统进行调试和运行，才能揭示个中的隐秘之处。由于该过程具有一定的毁坏性，故常日会对设备造成破坏。因此，要想进行深入的剖析，仅准备一台设备是不足的！
为了节省昂贵的嵌入式剖析用度，一个大略快捷方法是更换固件。大型公司很随意马虎在引进大批IoT设备之前委托安全咨询公司对该产品的内置固件进行测试，以此最大程度地降落系统的安全风险。不过，对用户和业余爱好者来说，选择并不多，他们能安装的固件多来源于第三方如OpenWRT。只管这些固件的性能不见得一定比原生的（原生固件是针对该专有芯片指令集开拓的）更加出色，但在安全性方面，确实如此。当我们在完成对已知设备的安全审计的任务时，硬件剖析的部分常日简化为在网上的干系论坛（常日是OpenWRT Wiki）探求干系资料。
硬件黑客——识别无文档设备的调试接口
要对一个完备未知的普通设备刷写固件，切实其实便是一个难以完成的任务。故而，我们须要逐步阐发硬件电路，以便检讨其所用的固件及检测固件的安全漏洞。不过，对硬件电路进行逆向工程并不是一件大略的事，尤其是专有芯片集电路，好在一些基本的剖析技能还是适用的。在我们的例子中，Broadcom（博通公司）的SoC作为Belkin F9 K1106as（Belkin:贝尔金公司）无线中继器的核心部件。我们用该设备作为例子并不是我们对它别有兴趣，而是它的芯片集也用在浩瀚社区支持的其他设备上。为了识别该SoC的引脚，我们将它接上专用电源。打开设备的外壳，便是PCB板了。我们第一个目的是串行连接到设备，以得到shell或至少访问到勾引装载程序。
图：Belkin F9 K1106as PCB图及其不同模块
要识别金属防护罩保护的模块，最大略的办法是拆掉防护罩。
图：用钳子打开静电防护罩
仅为了逆向剖析出隐蔽在PCB板上的调试引脚接口，我们不必将全部的防护罩拆除。借助暴露在PCB上的UART接口（译者注：通用异步收发器，详见百度百科）可以实现最初的调试，由于把UART直接接到以11520
Baud 8n1为终真个FT2322H板上，可以获取得root
shell。比较于其他接口，很随意马虎就可以辨认出UART，它只有两个针脚，吸收端及发送端。进行串行通信并非总是UART，但这能帮助我们缩小可能性。一组3-5针的引脚常日是UART接口，这是开拓PCB时预留的。
UART常日的引脚排布为（GND|RX|TX|VCC）或（GND|TX|RX|VCC）。
那JTAG（译者注：联合测试事情组，详见百度百科）在哪呢？该标准许可开拓者或有履历的黑客轻易地掌握CPU、在运行阶段调试SoC和对flash进行读取和编程以及运行自检测试。这个问题可以如此作答：用JTAG暴力工具。SEC
Consult开拓的工具（包括硬件和软件）附带有该功能，当然，网络上也有许多用于该目的的工具。由于有效的调试针脚为4-5针，PCB板上部的10个针脚看起来像是JTAG。
图：暴力检测JTAG针脚
图：SEC Consult安全实验室开拓的硬件剖析工具“SEC Xtractor”
经由暴力检测后，终于找出了针脚！
为了保持完全性，也标记了UART接口。
图：JTAG引脚
至于JTAG适配器，用的是廉价的迷你FT2322H模块。
图：通过迷你FT2232H模块连接到JTAG
连接到OpenOCD的要求给出了如下结果：
图：OpenOCD输出
该芯片彷佛有一个ID为0x2535717f的32位的指令寄存器。此前，我们所知的仅是该Broadcom SoC标签为BCM5358UB0KFBG。现在，我们有更多的理解了——不过是针对该详细的设备；JTAG接口可以用来掌握芯片及对系统底层的访问。
硬件黑客——抓取固件提取固件，是完善该SoC信息池的末了一步。一个Macronix的串行flash芯片安装在PCB背面。花几分钟用flashrom和FT2322H即可读取出个中的内容。从datasheet上可以快速找出其引脚定义：
图：Macronix SPI flash芯片引脚
将flash芯片从PCB板上取下后，置于转接器上并启动flashrom：
图：用flashrom读取SPI存储器
转储文件包括全体程序存储器和暂存数据（NVRAM）。用flashrom重写固件并芯片焊接回去是刷第三方固件的另一种方法。通过调用“binwalk-Adump.bin”，得到许多的“MIPSEL”（MIPS
little endian）指令，这让我们不禁假设：该Broadcom SoC 是基于通用MIPSEL32
CPU的。SOP封装的串行flash芯片是最随意马虎读取的flash，更具寻衅性的NAND和NOR
flash芯片，由于其繁芜的接口、狭小的封装和数目浩瀚的引脚，操作起来甚是困难。
通过IoT Inspector对转储文件进行初步剖析显示，该固件存在一些基本的安全风险，同时也获取到该设备利用的软件信息。由于我们剖析的是老旧设备，一些安全漏洞可以追溯到2007年：
图：IoT Inspector报告摘录
硬件黑客——逆向SoC引脚正如先前所述，如果得到了SoC的引脚定义，那么我们将可以对任何利用BCM5358UB0KFBG的设备进行逆向。为此，大多数情形下我们可以用热风枪将BGA封装的芯片拆焊下来。
图：热风枪返修台
图：拆下SoC后的Belkin PCB
根据SoC的引脚连接情形，结合datasheet的干系资料以及针脚对地/电源（GND/VCC）电压的测定和逻辑推断，我们得出该芯片部分主要引脚的功能定义。
图：BCM5358U0KFBG芯片部分引脚功能定义
显然，BCM535x系列芯片有着相似的引脚定义。https://wikidevi.com网站网络有打算机硬件的干系信息，当然也包括Broadcom SoC系列。我们找到了下面的条款：
图：来源: https://wikidevi.com
不雅观察包含该类芯片的其他路由器的图片可以创造，芯片的引脚功能都是大同小异。
Wikidei网站包含浩瀚硬件的干系信息，除此之外，制造商供应的干系文档也非常详尽。中国彷佛是唯一一个各个品牌路由器的生产国。
硬件黑客——来自中国的供应链所有这些中国制造的电子产品，芯片、外围设备、路由器等，常常是由同一家工厂组装完成的。结果很明显，这些产品的质量都在一个等级，一些工厂也为相互竞争的市场供应商生产产品。我们来看看两张华硕RT-N53路由器和Belkin F9 K1106无线中继器的内部图片。这PCB板上的标识切实其实便是一摸一样，是不是？
图：华硕PCB，来源：https://apps.fcc.gov/
图：Belkin PCB
巧合吗？并不像啊。这些标识的字体是ELCAD（电脑赞助电子设计）软件默认设置的，如果不是逼迫哀求，开拓者是不会去改动的。这意味着相同的模板重用于华硕PCB的开拓，乃至更多其他供应商。因此，同一家ODM（原设计制造商）卖力设计制造包括Belkin在内各品牌的产品。
在嵌入式设备生产中，这并不是什么不常见的生产形式，尤其是对付来自US的公司。个中的固件多数也是亚洲供应商基于标准的亦或是定制的SDK开拓的。
愈演愈烈的后门事宜大都是逻辑上的毛病——正如我们之前看到过的：
http://blog.sec-consult.com/2017/06/ghosts-from-past-authentication-bypass.html
http://blog.sec-consult.com/2016/12/backdoor-in-sony-ipela-engine-ip-cameras.html
http://blog.trendmicro.com/trendlabs-security-intelligence/netis-routers-leave-wide-open-backdoor/
http://www.devttys0.com/2013/10/from-china-with-love/
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