משחקים עם Wifi ב-ESP32

מה שנתן לי את הרעיון ליצור כלי כיס לניתוח רשתות WiFi היה המאמר הזה.

תודה להם על הרעיון. פשוט לא היה לי מה לעשות.

כל העבודה נעשתה במסגרת תחביב במטרה להנות ולהרחיב את הידע שלי בתחום טכנולוגיות הרשת. לאט לאט, 1..4 שעות שבועיות, מתחילת שנה זו.
לא תכננתי שום שימוש מעשי. הָהֵן. זה לא כלי של האקרים.

כרגע, כל הפונקציונליות המתוכננת עובדת. כל המקורות, מוכנים לחלוטין להרכבה, פורסם כאן. יש גם הוראות הרכבה וכו' בהערה זו, לא אשכפל את המידע שפורסם ב-github. אני אגיד לך רק את מה שנחוץ לי לתאר בנפרד.

דעתי על "הכלי האוניברסלי" והסיבה לבחירה ב-ESP32

אני לא מתיימר להיות האמת. לכל אחד יש את שלו. אנסה להצדיק את בחירת החומרה שלי.

מוצע במאמר מקרה השימוש של שילוב של לינוקס (בהתחלה Raspberry Pi) + "ציוד היקפי" בצורה של בקר (STM32) + CC1110 (8051 ליבה) והתוכנית לדחוס שם כל מה שאפשר (125kHz, NFC, 433mHz, USB, iButton, bluetooth, ?) לא נראה מתאים לי. למרות זאת, הפרויקט הזה נראה שהוא יישאר פרטי וסגור (github flipper-XNUMX "לארגון הזה אין מאגרים ציבוריים") והלך לכיוון חומרה לא נפוצה במיוחד.

אולי אני טועה, ובעתיד המחברים יהפכו את מקורות התוכנה לזמינים לציבור. אבל אם לא, אז לא הייתי קונה חומרה כזו בלי קוד המקור.

הדרישות שלי ל"כלי"

הקופסה צריכה להיות קטנה (כמה שיותר קטן יותר טוב).

לכן:

• אין צורך בסוללה מובנית. עם זרם > 100 mA בעבודה עם Wifi, הסוללה המובנית תהיה גדולה או לא תחזיק מעמד לאורך זמן. לכן, תן ל"קופסה" להיות מופעל על ידי בנק כוח סטנדרטי. בכל מקרה, תמיד יש לי בנק חשמל בכיס/במכונית.
• שמור על "קופסת" לינוקס עם כלים בפנים, נכתב במשך שנים רבות בכל השפות עם מסך קטן וסט דל של כפתורי שליטה, זה לא הגיוני. את התוצאות ניתן לראות/לעבד במחשב נייד רגיל עם מקלדת ומסך מלאים.
• רכיבים צריכים להיות נגישים בקלות וידועים (SDK זמין, דוגמאות ותיעוד רבים).

כתוצאה מכך, עבורי, הבחירה הייתה ברורה - ESP32.

עבור כל המשימות המצוינות במאמר שהניעו אותי לפעול, היכולות של ה-ESP32 מספיקות בהחלט. למרות שהכי אני עדיין רוצה לעשות זה:

• שחק עם בלוטות'.
• שחקו עם טווח ה-433mHz עם החומרה הפשוטה ביותר (רק אפנון משרעת, שמספיק לצרכים פרקטיים).

עף על המשחה ב-ESP32

• ה-ESP32 SDK (IDF) מגושם משהו.
• חלק מהפונקציונליות (מחסנית WiFi, למשל) מגיעה ללא קוד מקור בצורה של ספריות סטטיות מורכבות.
• רצועת ה-5gHz אינה נתמכת ויש כמה מגבלות וגמלוניות בעבודה עם WiFi.

אבל המחיר/גודל מפצה לחלוטין על החסרונות הללו.

פונקציונליות תוכנה עיקרית

אני אתאר בקצרה את הפונקציונליות ואת דעתי לגבי...

ניהול הגדרות והעלאת קבצים מ-SD

כל השליטה החיצונית נעשית באמצעות דף אינטרנט פשוט, המופעל בפריט תפריט נפרד. ה-ESP32 מתחיל במצב WiFi AP ומציג דף בכתובת IP קבועה.

למרות שליבות ה-ESP32 הן מהירות למדי, כפי שהראו ניסויים, הפעולה בו-זמנית של שירות האינטרנט המובנה, ולמשל, מצב הנתב אינם תואמים במיוחד. לכן, אין בקרה דינמית והדף אינו זמין בכל שאר המצבים.
יתר על כן, אין צורך בשליטה דינמית למטרות מחקר.

אופן עבודה עם חבילות Beacon

המצבים בנאליים ולא מעניינים במיוחד. נוצר "כי זה אפשרי". לבדיקה.
יש דוגמאות בדוגמאות הרשמיות של אספרסיף.

מצב סריקת רשימת AP.
למעשה, כל סמארטפון יכול לעשות זאת.
ובכן, במצב זה רשימת ה-AP תישמר.
שולח דואר זבל משואה.
ה-ESP32 מתחיל כ-AP עם SSID נסתר ו-MAC אקראי ומתחיל לשלוח [beacon frame] לפי רשימה שנוצרה מראש של SSIDs (נוצרה ידנית או הושגה מוקדם יותר על ידי סריקת רשימת ה-AP)

מצב רחרוח מנות WiFi

מפתחי Espressif הוסיפו את היכולת של תוכנות יישומים לקבל את כל חבילות ה-WiFi "עפות באוויר" באמצעות פונקציית ההתקשרות חזרה. למעשה לא הכל, מכיוון שאתה יכול להגדיר את המצב רק לערוץ קבוע אחד.

מגבלות זמן קפדניות מאוד מוטלות על עיבוד פונקציית התקשרות חוזרת. אם זה לא גורם לבעיות עבור מצב איסוף סטטיסטיקה פשוט, אז עבור מצב הקלטת קבצי PCAP בכרטיס SD הייתי צריך להתעסק, לארגן את ההקלטה דרך תור בזיכרון וסמפורות. לוקח בחשבון את המוזרות שהתהליך הקורא להתקשרות חוזרת פועל על ליבה אחת, והתהליך הכותב ל-SD באחרת.

בזמן "אוויר רועש", חלק מהחבילות הולכות לאיבוד (אין מקום בתור והן נזרקות), אבל עם "אוויר" טיפוסי של דירה בערב (5..7 APs בראות), הקלטה ב-PCAP הושלם ללא אובדן מנות.

בנוסף, עבור ניטור והקלטה של ​​PCAP, קיים מצב סינון המבוסס על רשימת ה-MAC בכותרות החבילות.

לדוגמה, אתה יכול לעקוב אחר הופעתו של אדם במועדון/בית קפה עוד לפני שהוא נכנס או מופיע בעין. מעט אנשים משביתים את ה-WiFi והחיבורים האוטומטיים ל-APs ידועים. (אני מכבה את זה עכשיו..)

צפייה בתנועה מוקלטת ב-Wireshark היא חינוכית ומעניינת להבנת מפות - הכל עובד.

מצב לעבודה עם חבילות מוות

כברירת מחדל, שליחת חבילות אלו אסורה בספריית libnet80211.a, שמגיעה ללא מקורות. אבל קל לתקן את זה על ידי התאמה של כמה ביטים. בהתחלה פקפקתי אם כדאי לפרסם תיקון. אבל אחרי שהסתובבתי במקומות שונים כשמצב סריקת מסגרת ביטול האימות מופעל, חשבתי: "מה לעזאזל." יתרה מכך, ב-esp8266 המשלוח של החבילות הללו אינו סגור ויש מכלולים ב-github עבור esp8266.

במקומות רבים (לא אגיד היכן) נעשה שימוש בדיכוי APs לא רצויים באמצעות שיטה זו. ואלה לא "בריונים"...

ואני גם הופתעתי שהפצת האינטרנט שלי מהטלפון שלי לא עבדה במקומות מסוימים...

המצב למעקב אחר המספר וה-RSSI של מנות כאלה שימושי מאוד כדי להבין "היכן ה-APs השמאלי לא אוהבים את זה."

מצב נתב

תכונה זו היא כנראה המעניינת מכולם לחקור.

ESP32 תומך בהפעלה בו-זמנית במצב STA + SoftAP. לכן, אתה יכול ליישם נתב NAT קלאסי עליו.

כדי לתמוך בערימת הרשת, Espressif משתמש במזלג (כמעט ללא שינוי) של ספריית lwip.

אבל, כברירת מחדל, ב-build הסטנדרטי, ספריית esp-lwip אינה מספקת העברה בין ממשקי netif 'ap' (SoftAP) ו-'st' (STA).

כמובן שאפשר לעשות את זה בלי NAT, אבל יש בעיה בחיבור בו-זמנית של שניים או יותר STA לממשק 'ap' וסנכרון כתובות IP מממשק הרשת 'st' ל-'ap'. אז הקשיים לא שווים את זה וזה קל יותר דרך NAT.

יתר על כן, יש מזלג esp-lwip מ-martin-ger, שמוסיף יישום פשוט של NAT עבור IP4.

למרות שהידיים שלי גרדו לעשות את זה מחדש באופן קוסמטי בלבד (לדעתי, זה היה קל יותר בלי מזלג של הפרויקט, אבל דרך LWIPוו функции, определяемых при сборке), но лень победила и вариант от martin-ger используется как есть.

במצב נתב, תעבורת IP4 נכנסת ויוצאת נראית.

בפרט, מופקים ממנו הדברים הבאים לצורך הצגה על המסך ואיסוף נתונים סטטיסטיים לקובץ:

• שם ההתקן שהתחבר ל-SoftAP ESP32 (מנות DHCP)
• כתובת URL מבקשות DNS (יציאת UDP 53) מהתקן המחובר ל-SoftAP ESP32.

בנוסף, אתה יכול לאפשר הקלטת תנועה לקובץ PCAP.

מצב זה שימושי מאוד, למשל, כדי להבין, למשל, מה הטלפון שלך שולח לרשת ולאן הוא הולך.

אתה יכול לחשוב על דרכים אחרות להשתמש במצב זה, תוך התחשבות ביכולת לשלוט לחלוטין בתעבורה נכנסת ויוצאת של softAP ESP32 ברמת ממשק הרשת: כותרת Ehernet (destMAC[6]+srcMAC[6]+type[2]) + מטען (סוג IP4, IP6, DCHP וכו').

באופן עקרוני, ה-ESP32 מתמודד די טוב עם פונקציית הנתב WiFi->WiFi, עובר דרך תנועה רגילה ללא עיכובים מיוחדים. באופן סובייקטיבי, עיכובים בטלפון המחובר דרך נתב ב-ESP32 אינם מורגשים.

לרוע המזל, ל-Espressif API אין את היכולת להגדיר מסנן עבור MAC המחובר ל-SoftAP EPS32. במקום זאת, מוצע לומר "להתראות" (esp_wifi_deauth_sta) ל-STAs שכבר מחוברים ו"לא רצויים".

סינון על ידי MAC עבור STAs מחוברים היה צריך להיעשות באמצעות הקריאה esp_wifi_deauth_sta()

לסיכום

למרות שלא המצאתי שום דבר חדש במסגרת העבודה עם ESP32, אולי התוצאה (קוד המקור) תעניין מישהו.

ברצוני לציין שהקוד נכתב אך ורק למטרות חינוכיות. עבור "פריצה" וכו', זה נעשה בכוונה לא נוח במיוחד.

לא הכנתי מעגל מודפס כי לקח 1.5-2 שעות להלחים את הצעיפים המוגמרים עם חוט.

ואם כן, אתה צריך להרכיב אותו לא מלוחות מוכנים, אלא ממרכיבים בודדים. אז הממדים יהיו אפילו קטנים יותר.

מקור: www.habr.com