Игри с Wifi на ESP32

Идеята да направя джобен инструмент за анализ на WiFi мрежи ме подтикна тази статия.

Благодаря им за идеята. Просто нямах какво да правя.

Цялата работа се извършваше като хоби с цел забавление и разширяване на познанията ми в областта на мрежовите технологии. Бавно, 1..4 часа седмично, от началото на тази година.
Използването на приложението не е планирано. Тези. това НЕ е хакерски инструмент.

В момента всички предвидени функции работят. Всички източници, напълно готови за монтаж, публикувано тук. Има и инструкции за сглобяване и т.н. В тази бележка няма да дублирам информацията, публикувана в github. Ще ви кажа само това, което считам за необходимо да опиша отделно.

Моето мнение за "универсалния инструмент" и причината да избера ESP32

Не претендирам за истината. Всеки има своя собствена. Ще се опитам да оправдая избора си на "желязо".

Предложено в статията опцията за използване на комбинация от Linux (първоначално Raspberry Pi) + "периферни устройства" под формата на контролер (STM32) + CC1110 (8051 ядро) и план за натъпкване на всичко, което е възможно (125kHz, NFC, 433mHz, USB, iButton, bluetooth, ?) в него не изглеждаха подходящи за мен. Въпреки това, този проект изглежда, че ще остане частен и затворен (flipper-zero github „Тази организация няма публични хранилища.“) и се насочи към не твърде общ хардуер.

Може би греша и в бъдеще авторите ще изложат изходния код на софтуера в публичното пространство. Но ако не, тогава не бих купил такова парче желязо без изходни кодове.

Моите изисквания към инструмента

Кутията трябва да е малка (колкото по-малка, толкова по-добре).

Ето защо:

• Не е необходима вградена батерия. При ток > 100 mA при работа с Wifi, вградената батерия или ще бъде голяма, или няма да издържи дълго. Затова нека "кутията" се захранва от стандартен power bank. Все пак винаги имам power bank в джоба/колата си.
• Съхранявайте вътре в "кутията" Linux с инструменти, писани в продължение на много години на всички езици при наличието на малък екран и оскъден набор от бутони за управление няма смисъл. Резултатите могат да се видят/обработят на нормален лаптоп с пълна клавиатура и екран.
• Компонентите трябва да са лесно достъпни и широко известни (наличен SDK, много примери и документация).

В резултат на това за мен изборът беше очевиден - ESP32.

За всички задачи, посочени в статията, които ме подтикнаха да предприема действия, възможностите на ESP32 са достатъчни. Въпреки че най-много искам да направя това:

• Поиграйте си с Bluetooth.
• Поиграйте си с диапазона от 433 mHz с най-простия хардуер (само амплитудна модулация, която е достатъчна за практически нужди).

Недостатък в ESP32

• SDK (IDF) ESP32 е малко тромав.
• Част от функционалността (например WiFi стека) идва без изходни кодове под формата на сглобени статични библиотеки.
• 5GHz лента не се поддържа и има някои ограничения и тромавост при работа с WiFi.

Но цената / размерът напълно компенсира тези недостатъци.

Основната функционалност на софтуера

Ще опиша накратко функционалността и мнението си за ...

Управлявайте настройките и качвайте файлове от SD

Цялото външно управление се извършва чрез проста уеб страница, стартирана в отделен елемент от менюто. ESP32 стартира в режим WiFi AP и показва страница на фиксиран IP адрес.

Въпреки че ядрата на ESP32 са доста бързи, но, както показват експериментите, едновременната работа на вградената уеб услуга и например режимът на рутер не се смесват добре. Следователно няма динамичен контрол и във всички други режими страницата не е достъпна.
Освен това динамичният контрол не е необходим за изследователски цели.

Работа с Beacon пакети

Режимите са банални и не много интересни. Направено "защото можете". За проверка.
Има примери в официалните примери на Espressif.

Режим на сканиране на AP списък.
Всъщност всеки смартфон може да го направи.
Е, в този режим списъкът с AP ще бъде запазен.
Спамър на маяк.
ESP32 стартира като AP със скрит SSID и произволен MAC и започва да изпраща [рамка за маяк] по предварително създаден списък с SSID (създаден ръчно или получен по-рано чрез сканиране на списъка с AP)

WiFi режим на подслушване

Разработчиците на Espressif добавиха възможност за приложен софтуер да получава всички WiFi пакети, „летящи във въздуха“ чрез функция за обратно извикване. Всъщност не всички, тъй като можете да зададете режима само за един фиксиран канал.

Наложени са много строги времеви ограничения върху обработката на извикване на функция за обратно извикване. Ако за режима на просто събиране на статистика това не създава проблеми, тогава за режима на запис на PCAP файл на SD карта трябваше да се занимавам, организирайки записа чрез опашка в паметта и семафорите. Като се има предвид особеността, че процесът, който извиква обратното извикване, се върти на едно ядро, а процесът, който пише в SD, в друго.

При "шумен въздух" някои пакети се губят (няма място в опашката и се изхвърлят), но при типичен "въздух" на апартамент вечер (5..7 AP в полезрението), писане на PCAP има време да завърши без загуба на пакети.

Освен това, за PCAP наблюдение и запис, има режим на филтриране въз основа на MAC списъка в заглавките на пакетите.

Например, можете да проследите появата на човек в клуб / кафене, преди дори да влезе или да се появи в зрителното поле. Малко хора изключват WiFi и автоматичните връзки към известни AP. (Сега го изключвам..)

Прегледът на записания трафик в Wireshark е информативен и интересен за разбиране на картите, всичко работи.

Режим на работа с deauth пакети

По подразбиране изпращането на тези пакети е забранено в библиотеката libnet80211.a, която идва без източници. Но това е лесно да се спре чрез коригиране на няколко примамки. Първоначално се съмнявах дали си струва да качвам корекция. Но след като се разхождах на различни места с активиран режим на сканиране [рамка за деавтентификация], си помислих: „какво, по дяволите“. Освен това в esp8266 изпращането на тези пакети не е затворено и има сборки в github под esp8266.

На много места (няма да казвам къде) чрез този метод се използва нежелано потискане на AP. И не са "хулигани"...

И все още бях изненадан, че моето разпространение на интернет от телефона ми не работи на места ...

Режимът на проследяване на броя и RSSI на такива пакети е много полезен, за да разберете „къде не харесват левите AP“.

режим на рутер

Тази функция е може би най-интересната от всички за изследване.

ESP32 поддържа едновременна работа в режим STA + SoftAP. Следователно е възможно да се внедри класически NAT рутер върху него.

За да поддържа мрежовия стек, Espressif използва (практически непроменен) разклонение на библиотеката lwip.

Но по подразбиране в стандартното сглобяване, в библиотеката esp-lwip, няма пренасочване между netif интерфейсите 'ap' (SoftAP) и 'st' (STA).

Разбира се, можете да го направите без NAT, но има проблем с едновременното свързване на две или повече STA към интерфейса 'ap' и синхронизирането на IP адреси от мрежовия интерфейс 'st' към 'ap'. Така че сложността не си струва и е по-лесно чрез NAT.

Освен това има разклонение esp-lwip от marting-ger, което добавя проста реализация на NAT за IP4.

Въпреки че ме сърбяха ръцете да го преправя чисто козметично (според мен беше по-лесно без fork project, а през LWIPКУКА функции, дефинирани за изграждане), но мързелът победи и версията marting-ger се използва такава, каквато е.

В режим на рутер се преглежда входящият и изходящият IP4 трафик.

По-специално, той се извлича от него, за да се покаже на екрана и да се съберат статистически данни във файл:

• Име на устройството, свързано към SoftAP ESP32 (DHCP пакети)
• URL от DNS заявки (UDP порт 53) от устройство, свързано към SoftAP ESP32.

Освен това можете да разрешите записването на трафик в PCAP файл.

Този режим е много полезен, например, за да разберете какво изпраща вашият телефон към мрежата и къде отива.

Можете да помислите за други начини за използване на този режим, като вземете предвид възможността за напълно програмно управление на входящия и изходящия трафик на SoftAP ESP32 на ниво мрежов интерфейс: Ehernet заглавка (destMAC[6]+srcMAC[6]+type[2]) + полезен товар (IP4, IP6, DCHP и др. тип).

По принцип ESP32 се справя доста добре с функцията WiFi->WiFi рутер, пропускайки редовен трафик през себе си без много забавяне. Субективно забавянията на телефон, свързан чрез рутер към ESP32, не се забелязват.

За съжаление в API на Espressif няма начин да зададете филтър по MAC, свързан към SoftAP EPS32. Вместо това се предлага да се каже „сбогом“ (esp_wifi_deauth_sta) на вече свързани STA, които са „нежелани“.

Филтрирането по MAC за свързани STA трябваше да се извърши чрез извикване на esp_wifi_deauth_sta()

В заключение

Въпреки че не измислих нищо ново в рамките на работата с ESP32, може би някой ще се интересува от резултата (източници).

Бих искал да отбележа, че кодът е написан единствено с образователна цел. За "хакване" и т.н., беше специално направен не много удобен.

Не направих печатна платка, защото запояването на готовите шалове с тел отне 1.5-2 часа.

И ако го направите, тогава трябва да го сглобите не от готови дъски, а от отделни компоненти. Тогава размерите ще бъдат още по-малки.

Източник: www.habr.com