Обратно инженерство на домашен рутер с binwalk. Имате ли доверие на софтуера на вашия рутер?

Преди няколко дни реших да направя обратно инженерство на фърмуера на моя рутер с помощта на binwalk.

Купих си Домашен рутер TP-Link Archer C7. Не е най-добрият рутер, но е достатъчен за моите нужди.

Всеки път, когато купя нов рутер, инсталирам OpenWRT. За какво? По правило производителите не се интересуват много от поддръжката на своите рутери и с течение на времето софтуерът остарява, появяват се уязвимости и т.н., като цяло разбирате. Затова предпочитам добре поддържания фърмуер с отворен код OpenWRT.

След като изтеглих OpenWRT, аз също изтеглено най-новото изображение на фърмуера под моя нов Archer C7 от официалния сайт и реших да го анализирам. Чисто за забавление и разговори за binwalk.

Какво е binwalk?

Binwalk е инструмент с отворен код за анализиране, обратно инженерство и извличане на изображения на фърмуера.

Създаден през 2010 г. от Крейг Хефнър, binwalk може да сканира изображения на фърмуера и да намира файлове, да идентифицира и извлича изображения на файлова система, изпълним код, компресирани архиви, програми за зареждане и ядра, файлови формати като JPEG и PDF и много други.

Можете да използвате binwalk за обратно инженерство на фърмуера, за да разберете как работи. Търсете уязвимости в бинарните файлове, извличайте файлове и търсете задни вратички или цифрови сертификати. Може също да се намери opcodes за куп различни процесори.

Можете да разопаковате изображения на файловата система, за да търсите конкретни файлове с парола (passwd, shadow и т.н.) и да се опитате да разбиете хешовете на паролата. Можете да извършите двоичен анализ между два или повече файла. Можете да извършите анализ на ентропията на данните, за да намерите компресирани данни или кодирани ключове за шифроване. Всичко това, без да се налага достъп до изходния код.

Като цяло всичко, от което се нуждаете, е там 🙂

Как работи binwalk?

Основната характеристика на binwalk е неговото сканиране на подписи. Binwalk може да сканира изображението на фърмуера за различни вградени типове файлове и файлови системи.

Знаете ли помощната програма за команден ред file?

file /bin/bash
/bin/bash: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/l, for GNU/Linux 3.2.0, BuildID[sha1]=12f73d7a8e226c663034529c8dd20efec22dde54, stripped

Отбор fileпреглежда заглавката на файла и търси подписа (магическо число), за да определи типа на файла. Например, ако файлът започва с последователността от байтове 0x89 0x50 0x4E 0x47 0x0D 0x0A 0x1A 0x0A, тя знае, че това е PNG файл. На Wikipedia има списък с общи сигнатури на файлове.

Binwalk работи по същия начин. Но вместо да търси подписи само в началото на файла, binwalk ще сканира целия файл. В допълнение, binwalk може да извлича файлове, намерени в изображението.

Инструменти file и binwalk използвайте библиотеката libmagic за идентифициране на файлови подписи. Но binwalk освен това поддържа списък с персонализирани магически подписи за търсене на компресирани/компресирани файлове, заглавки на фърмуера, Linux ядра, зареждащи програми, файлови системи и т.н.

Нека се забавляваме?

Инсталиране на binwalk

Binwalk се поддържа на множество платформи, включително Linux, OSX, FreeBSD и Windows.

За да инсталирате най-новата версия на binwalk, можете изтегляне на изходния код и следвай инструкции за инсталация или бързо ръководстводостъпни на уебсайта на проекта.

Binwalk има много различни опции:

$ binwalk

Binwalk v2.2.0
Craig Heffner, ReFirmLabs
https://github.com/ReFirmLabs/binwalk

Usage: binwalk [OPTIONS] [FILE1] [FILE2] [FILE3] ...

Signature Scan Options:
    -B, --signature              Scan target file(s) for common file signatures
    -R, --raw=<str>              Scan target file(s) for the specified sequence of bytes
    -A, --opcodes                Scan target file(s) for common executable opcode signatures
    -m, --magic=<file>           Specify a custom magic file to use
    -b, --dumb                   Disable smart signature keywords
    -I, --invalid                Show results marked as invalid
    -x, --exclude=<str>          Exclude results that match <str>
    -y, --include=<str>          Only show results that match <str>

Extraction Options:
    -e, --extract                Automatically extract known file types
    -D, --dd=<type:ext:cmd>      Extract <type> signatures, give the files an extension of <ext>, and execute <cmd>
    -M, --matryoshka             Recursively scan extracted files
    -d, --depth=<int>            Limit matryoshka recursion depth (default: 8 levels deep)
    -C, --directory=<str>        Extract files/folders to a custom directory (default: current working directory)
    -j, --size=<int>             Limit the size of each extracted file
    -n, --count=<int>            Limit the number of extracted files
    -r, --rm                     Delete carved files after extraction
    -z, --carve                  Carve data from files, but don't execute extraction utilities
    -V, --subdirs                Extract into sub-directories named by the offset

Entropy Options:
    -E, --entropy                Calculate file entropy
    -F, --fast                   Use faster, but less detailed, entropy analysis
    -J, --save                   Save plot as a PNG
    -Q, --nlegend                Omit the legend from the entropy plot graph
    -N, --nplot                  Do not generate an entropy plot graph
    -H, --high=<float>           Set the rising edge entropy trigger threshold (default: 0.95)
    -L, --low=<float>            Set the falling edge entropy trigger threshold (default: 0.85)

Binary Diffing Options:
    -W, --hexdump                Perform a hexdump / diff of a file or files
    -G, --green                  Only show lines containing bytes that are the same among all files
    -i, --red                    Only show lines containing bytes that are different among all files
    -U, --blue                   Only show lines containing bytes that are different among some files
    -u, --similar                Only display lines that are the same between all files
    -w, --terse                  Diff all files, but only display a hex dump of the first file

Raw Compression Options:
    -X, --deflate                Scan for raw deflate compression streams
    -Z, --lzma                   Scan for raw LZMA compression streams
    -P, --partial                Perform a superficial, but faster, scan
    -S, --stop                   Stop after the first result

General Options:
    -l, --length=<int>           Number of bytes to scan
    -o, --offset=<int>           Start scan at this file offset
    -O, --base=<int>             Add a base address to all printed offsets
    -K, --block=<int>            Set file block size
    -g, --swap=<int>             Reverse every n bytes before scanning
    -f, --log=<file>             Log results to file
    -c, --csv                    Log results to file in CSV format
    -t, --term                   Format output to fit the terminal window
    -q, --quiet                  Suppress output to stdout
    -v, --verbose                Enable verbose output
    -h, --help                   Show help output
    -a, --finclude=<str>         Only scan files whose names match this regex
    -p, --fexclude=<str>         Do not scan files whose names match this regex
    -s, --status=<int>           Enable the status server on the specified port

Сканиране на изображения

Нека започнем с търсене на файлови подписи в изображението (изображение от сайта TP-Link).

Стартиране на binwalk с опцията --signature:

$ binwalk --signature --term archer-c7.bin

DECIMAL       HEXADECIMAL     DESCRIPTION
------------------------------------------------------------------------------------------
21876         0x5574          U-Boot version string, "U-Boot 1.1.4-g4480d5f9-dirty (May
                              20 2019 - 18:45:16)"
21940         0x55B4          CRC32 polynomial table, big endian
23232         0x5AC0          uImage header, header size: 64 bytes, header CRC:
                              0x386C2BD5, created: 2019-05-20 10:45:17, image size:
                              41162 bytes, Data Address: 0x80010000, Entry Point:
                              0x80010000, data CRC: 0xC9CD1E38, OS: Linux, CPU: MIPS,
                              image type: Firmware Image, compression type: lzma, image
                              name: "u-boot image"
23296         0x5B00          LZMA compressed data, properties: 0x5D, dictionary size:
                              8388608 bytes, uncompressed size: 97476 bytes
64968         0xFDC8          XML document, version: "1.0"
78448         0x13270         uImage header, header size: 64 bytes, header CRC:
                              0x78A267FF, created: 2019-07-26 07:46:14, image size:
                              1088500 bytes, Data Address: 0x80060000, Entry Point:
                              0x80060000, data CRC: 0xBB9D4F94, OS: Linux, CPU: MIPS,
                              image type: Multi-File Image, compression type: lzma,
                              image name: "MIPS OpenWrt Linux-3.3.8"
78520         0x132B8         LZMA compressed data, properties: 0x6D, dictionary size:
                              8388608 bytes, uncompressed size: 3164228 bytes
1167013       0x11CEA5        Squashfs filesystem, little endian, version 4.0,
                              compression:xz, size: 14388306 bytes, 2541 inodes,
                              blocksize: 65536 bytes, created: 2019-07-26 07:51:38
15555328      0xED5B00        gzip compressed data, from Unix, last modified: 2019-07-26
                              07:51:41

Сега имаме много информация за това изображение.

Използване на изображения подводница като буутлоудър (заглавка на изображение в 0x5AC0 и компресирано изображение на буутлоудъра в 0x5B00). Въз основа на заглавката uImage при 0x13270 знаем, че архитектурата на процесора е MIPS, а ядрото на Linux е версия 3.3.8. И въз основа на изображението, намерено в 0x11CEA5, можем да видим това rootfs е файлова система squashfs.

Нека сега извлечем буутлоудъра (U-Boot) с помощта на командата dd:

$ dd if=archer-c7.bin of=u-boot.bin.lzma bs=1 skip=23296 count=41162
41162+0 records in
41162+0 records out
41162 bytes (41 kB, 40 KiB) copied, 0,0939608 s, 438 kB/s

Тъй като изображението е компресирано с LZMA, трябва да го декомпресираме:

$ unlzma u-boot.bin.lzma

Вече имаме изображение на U-Boot:

$ ls -l u-boot.bin
-rw-rw-r-- 1 sprado sprado 97476 Fev  5 08:48 u-boot.bin

Какво ще кажете да намерите стойността по подразбиране за bootargs?

$ strings u-boot.bin | grep bootargs
bootargs
bootargs=console=ttyS0,115200 board=AP152 rootfstype=squashfs init=/etc/preinit mtdparts=spi0.0:128k(factory-uboot),192k(u-boot),64k(ART),1536k(uImage),14464k@0x1e0000(rootfs) mem=128M

Променлива на средата на U-Boot bootargs използвани за предаване на параметри към ядрото на Linux. И от горното имаме по-добро разбиране за флаш паметта на устройството.

Какво ще кажете за извличане на изображение на ядрото на Linux?

$ dd if=archer-c7.bin of=uImage bs=1 skip=78448 count=1088572
1088572+0 records in
1088572+0 records out
1088572 bytes (1,1 MB, 1,0 MiB) copied, 1,68628 s, 646 kB/s

Можем да проверим дали изображението е извлечено успешно с помощта на командата file:

$ file uImage
uImage: u-boot legacy uImage, MIPS OpenWrt Linux-3.3.8, Linux/MIPS, Multi-File Image (lzma), 1088500 bytes, Fri Jul 26 07:46:14 2019, Load Address: 0x80060000, Entry Point: 0x80060000, Header CRC: 0x78A267FF, Data CRC: 0xBB9D4F94

Файловият формат uImage е основно изображение на ядрото на Linux с допълнителен хедър. Нека премахнем тази заглавка, за да получим окончателното изображение на ядрото на Linux:

$ dd if=uImage of=Image.lzma bs=1 skip=72
1088500+0 records in
1088500+0 records out
1088500 bytes (1,1 MB, 1,0 MiB) copied, 1,65603 s, 657 kB/s

Изображението е компресирано, така че нека го разопаковаме:

$ unlzma Image.lzma

Вече имаме изображение на ядрото на Linux:

$ ls -la Image
-rw-rw-r-- 1 sprado sprado 3164228 Fev  5 10:51 Image

Какво можем да направим с образа на ядрото? Можем например да търсим в низовете в изображението и да намерим версията на ядрото на Linux и да разберем за средата, използвана за изграждане на ядрото:

$ strings Image | grep "Linux version"
Linux version 3.3.8 (leo@leo-MS-7529) (gcc version 4.6.3 20120201 (prerelease) (Linaro GCC 4.6-2012.02) ) #1 Mon May 20 18:53:02 CST 2019

Въпреки че фърмуерът беше пуснат миналата година (2019), когато пиша тази статия, той използва стара версия на ядрото на Linux (3.3.8), издадено през 2012 г., компилирано с много стара версия на GCC (4.6) също от 2012 г.!
Все още ли се доверявате на вашите рутери в офиса и у дома?

С опция --opcodes можем също да използваме binwalk, за да търсим машинни инструкции и да определяме процесорната архитектура на изображението:

$ binwalk --opcodes Image
DECIMAL       HEXADECIMAL     DESCRIPTION
--------------------------------------------------------------------------------
2400          0x960           MIPS instructions, function epilogue
2572          0xA0C           MIPS instructions, function epilogue
2828          0xB0C           MIPS instructions, function epilogue

Какво ще кажете за основната файлова система? Вместо да извличаме изображението ръчно, нека използваме опцията binwalk --extract:

$ binwalk --extract --quiet archer-c7.bin

Цялата основна файлова система ще бъде извлечена в поддиректория:

$ cd _archer-c7.bin.extracted/squashfs-root/

$ ls
bin  dev  etc  lib  mnt  overlay  proc  rom  root  sbin  sys  tmp  usr  var  www

$ cat etc/banner
     MM           NM                    MMMMMMM          M       M
   $MMMMM        MMMMM                MMMMMMMMMMM      MMM     MMM
  MMMMMMMM     MM MMMMM.              MMMMM:MMMMMM:   MMMM   MMMMM
MMMM= MMMMMM  MMM   MMMM       MMMMM   MMMM  MMMMMM   MMMM  MMMMM'
MMMM=  MMMMM MMMM    MM       MMMMM    MMMM    MMMM   MMMMNMMMMM
MMMM=   MMMM  MMMMM          MMMMM     MMMM    MMMM   MMMMMMMM
MMMM=   MMMM   MMMMMM       MMMMM      MMMM    MMMM   MMMMMMMMM
MMMM=   MMMM     MMMMM,    NMMMMMMMM   MMMM    MMMM   MMMMMMMMMMM
MMMM=   MMMM      MMMMMM   MMMMMMMM    MMMM    MMMM   MMMM  MMMMMM
MMMM=   MMMM   MM    MMMM    MMMM      MMMM    MMMM   MMMM    MMMM
MMMM$ ,MMMMM  MMMMM  MMMM    MMM       MMMM   MMMMM   MMMM    MMMM
  MMMMMMM:      MMMMMMM     M         MMMMMMMMMMMM  MMMMMMM MMMMMMM
    MMMMMM       MMMMN     M           MMMMMMMMM      MMMM    MMMM
     MMMM          M                    MMMMMMM        M       M
       M
 ---------------------------------------------------------------
   For those about to rock... (%C, %R)
 ---------------------------------------------------------------

Сега можем да правим много неща.

Можем да търсим конфигурационни файлове, хешове на пароли, криптографски ключове и цифрови сертификати. Можем да анализираме двоични файлове за търсене на грешки и уязвимости.

С уау и chroot можем дори да стартираме (емулираме) изпълним файл от изображение:

$ ls
bin  dev  etc  lib  mnt  overlay  proc  rom  root  sbin  sys  tmp  usr  var  www

$ cp /usr/bin/qemu-mips-static .

$ sudo chroot . ./qemu-mips-static bin/busybox
BusyBox v1.19.4 (2019-05-20 18:13:49 CST) multi-call binary.
Copyright (C) 1998-2011 Erik Andersen, Rob Landley, Denys Vlasenko
and others. Licensed under GPLv2.
See source distribution for full notice.

Usage: busybox [function] [arguments]...
   or: busybox --list[-full]
   or: function [arguments]...

    BusyBox is a multi-call binary that combines many common Unix
    utilities into a single executable.  Most people will create a
    link to busybox for each function they wish to use and BusyBox
    will act like whatever it was invoked as.

Currently defined functions:
    [, [[, addgroup, adduser, arping, ash, awk, basename, cat, chgrp, chmod, chown, chroot, clear, cmp, cp, crond, crontab, cut, date, dd, delgroup, deluser, dirname, dmesg, echo, egrep, env, expr, false,
    fgrep, find, free, fsync, grep, gunzip, gzip, halt, head, hexdump, hostid, id, ifconfig, init, insmod, kill, killall, klogd, ln, lock, logger, ls, lsmod, mac_addr, md5sum, mkdir, mkfifo, mknod, mktemp,
    mount, mv, nice, passwd, pgrep, pidof, ping, ping6, pivot_root, poweroff, printf, ps, pwd, readlink, reboot, reset, rm, rmdir, rmmod, route, sed, seq, sh, sleep, sort, start-stop-daemon, strings,
    switch_root, sync, sysctl, tail, tar, tee, telnet, test, tftp, time, top, touch, tr, traceroute, true, udhcpc, umount, uname, uniq, uptime, vconfig, vi, watchdog, wc, wget, which, xargs, yes, zcat

Страхотен! Но имайте предвид, че версията на BusyBox е 1.19.4. Това е много стара версия на BusyBoxиздаден през април 2012 г.

Така че TP-Link пуска изображение на фърмуера през 2019 г., използвайки софтуер (GCC инструментална верига, ядро, BusyBox и т.н.) от 2012 г.!

Сега разбирате ли защо винаги инсталирам OpenWRT на моите рутери?

Това не е всичко

Binwalk може също да извършва ентропиен анализ, да отпечатва необработени ентропийни данни и да генерира ентропийни графики. Обикновено се наблюдава повече ентропия, когато байтовете в изображението са произволни. Това може да означава, че изображението съдържа криптиран, компресиран или обфусциран файл. Hardcore ключ за шифроване? Защо не.

Можем да използваме и параметъра --raw за търсене на персонализирана последователност от необработени байтове в изображение или параметър --hexdump за извършване на шестнадесетичен дъмп, който сравнява два или повече входни файла.

Персонализирани подписи може да се добави към binwalk или чрез персонализиран файл за подпис, посочен в командния ред с параметъра --magic, или като ги добавите към директорията $ HOME / .config / binwalk / magic.

Можете да намерите повече информация за binwalk на официална документация.

разширение binwalk

Там API binwalk е внедрен като модул на Python, който може да се използва от всеки скрипт на Python за програмно извършване на сканиране на binwalk, а помощната програма за команден ред binwalk може да бъде почти напълно дублирана само с два реда код на Python!

import binwalk
binwalk.scan()

С помощта на API на Python можете също да създавате добавки за Python за персонализиране и разширяване на binwalk.

Също съществува IDA плъгин и облачна версия Binwalk Pro.

Така че защо не изтеглите изображението на фърмуера от интернет и не опитате binwalk? Обещавам, че ще се забавлявате много 🙂

Източник: www.habr.com