Обрнути инжењеринг кућног рутера помоћу бинвалк-а. Да ли верујете свом софтверу рутера?

Пре неколико дана одлучио сам да извршим обрнути инжењеринг фирмвера свог рутера користећи бинвалк.

Купио сам себе ТП-Линк Арцхер Ц7 кућни рутер. Није најбољи рутер, али сасвим довољан за моје потребе.

Сваки пут када купим нови рутер, инсталирам ОпенВРТ. За шта? По правилу, произвођачи не маре много за подршку својих рутера и временом софтвер застарева, појављују се рањивости и тако даље, генерално, схватате. Због тога више волим ОпенВРТ фирмвер, који је добро подржан од стране заједнице отвореног кода.

Пошто сам преузео ОпенВРТ, такође сам преузели најновију слику фирмвера под мојим новим Арцхер Ц7 са званичне веб странице и одлучио да га анализирам. Чисто за забаву и разговор о бинвалк-у.

Шта је бинвалк?

Бинвалк је алатка отвореног кода за анализу, обрнути инжењеринг и екстракцију слике фирмвера.

Креирао 2010. Крејг Хефнер, бинвалк може скенирати слике фирмвера и пронаћи датотеке, идентификовати и издвојити слике система датотека, извршни код, компресоване архиве, покретачке програме и кернеле, формате датотека као што су ЈПЕГ и ПДФ и још много тога.

Можете користити бинвалк за обрнути инжењеринг фирмвера да бисте разумели како функционише. Претражите рањивости у бинарним датотекама, извуците датотеке и потражите бацкдоор или дигиталне сертификате. Такође можете пронаћи opcodes за гомилу различитих ЦПУ-а.

Можете издвојити слике система датотека да бисте потражили одређене датотеке лозинки (пассвд, схадов, итд.) и покушали да разбијете хешове лозинки. Можете извршити бинарно рашчлањивање између две или више датотека. Можете да извршите ентропијску анализу података да бисте потражили компримоване податке или кодиране кључеве за шифровање. Све ово без потребе за приступом изворном коду.

Генерално, све што вам треба је ту :)

Како функционише бинвалк?

Главна карактеристика бинвалк-а је његово скенирање потписа. Бинвалк може скенирати слику фирмвера да би тражио различите уграђене типове датотека и системе датотека.

Да ли знате услужни програм командне линије 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

Тим fileгледа у заглавље датотеке и тражи потпис (магични број) да одреди тип датотеке. На пример, ако датотека почиње низом бајтова 0x89 0x50 0x4E 0x47 0x0D 0x0A 0x1A 0x0A, зна да је то ПНГ датотека. на Википедиа Постоји листа уобичајених потписа датотека.

Бинвалк ради на исти начин. Али уместо да тражи потписе само на почетку датотеке, бинвалк ће скенирати целу датотеку. Поред тога, бинвалк може издвојити датотеке које се налазе на слици.

Алат file и binwalk користити библиотеку libmagic за идентификацију потписа датотека. Али binwalk додатно подржава листу прилагођених магичних потписа за тражење компримованих/зипаних датотека, заглавља фирмвера, Линук кернела, покретача, система датотека и тако даље.

Хајде да се мало забавимо?

Инсталирање бинвалк-а

Бинвалк је подржан на више платформи укључујући Линук, ОСКС, ФрееБСД и Виндовс.

Можете да инсталирате најновију верзију бинвалк-а преузми изворни код и прати упутства за инсталацију или брзи водич, доступно на веб страници пројекта.

Бинвалк има много различитих параметара:

$ 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

Скенирање слика

Почнимо тражењем потписа датотека унутар слике (слика са сајта Д-Линк).

Покретање бинвалк-а са параметром --сигнатуре:

$ 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

Сада имамо много информација о овој слици.

Слика користи подморница као покретач (заглавље слике на 0x5AC0 и компримовану слику покретача на 0x5B00). На основу заглавља уИмаге на 0к13270, знамо да је архитектура процесора МИПС и да је Линук кернел верзија 3.3.8. И на основу слике пронађене на адреси 0x11CEA5, то можемо видети rootfs је систем датотека squashfs.

Хајде да сада издвојимо покретач (У-Боот) користећи команду 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

Пошто је слика компримована помоћу ЛЗМА, морамо да је декомпресујемо:

$ unlzma u-boot.bin.lzma

Сада имамо У-Боот слику:

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

Шта кажете на проналажење подразумеване вредности 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

Променљива окружења У-Боот bootargs користи се за прослеђивање параметара Линук кернелу. И из горе наведеног, боље разумемо флеш меморију уређаја.

Шта кажете на екстракцију слике језгра Линука?

$ 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

Можемо да проверимо да ли је слика успешно извучена помоћу команде 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

Формат датотеке уИмаге је у основи слика Линук кернела са додатним заглављем. Уклонимо ово заглавље да добијемо коначну слику језгра Линука:

$ 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

Слика је компримована, па хајде да је распакујемо:

$ unlzma Image.lzma

Сада имамо слику језгра Линука:

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

Шта можемо да урадимо са сликом кернела? Могли бисмо, на пример, да извршимо претрагу стрингова на слици и пронађемо верзију Линук кернела и сазнамо више о окружењу које се користи за прављење кернела:

$ 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

Иако је фирмвер објављен прошле године (2019), док пишем овај чланак, користи стару верзију Линук кернела (3.3.8) објављену 2012. године, компајлирану са веома старом верзијом ГЦЦ-а (4.6) такође од 2012. !
(приближно прев. да ли још увек верујете својим рутерима у канцеларији и код куће?)

Са опцијом --opcodes такође можемо да користимо бинвалк да потражимо упутства машине и одредимо архитектуру процесора слике:

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

Шта је са основним системом датотека? Уместо да ручно извлачимо слику, користимо опцију binwalk --extract:

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

Комплетан основни систем датотека биће распакован у поддиректоријум:

$ 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)
 ---------------------------------------------------------------

Сада можемо да урадимо много различитих ствари.

Можемо да тражимо конфигурационе датотеке, хешове лозинки, криптографске кључеве и дигиталне сертификате. Можемо анализирати бинарне датотеке за решавање проблема и рањивости.

Са вау и цхроот можемо чак покренути (емулирати) извршни фајл са слике:

$ 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

Велики! Али имајте на уму да је верзија БусиБок-а 1.19.4. Ово је веома стара верзија БусиБок-а, објављен у априлу 2012.

Дакле, ТП-Линк објављује слику фирмвера 2019. користећи софтвер (ГЦЦ тоолцхаин, кернел, БусиБок, итд.) из 2012.!

Сада разумете зашто увек инсталирам ОпенВРТ на својим рутерима?

То није све

Бинвалк такође може да врши анализу ентропије, штампа необрађене податке о ентропији и генерише ентропијске графиконе. Типично, већа ентропија се примећује када су бајтови на слици насумични. То може значити да слика садржи шифровану, компримовану или замагљену датотеку. Хардцоре кључ за шифровање? Што да не.

Такође можемо користити параметар --raw да бисте пронашли прилагођени необрађени низ бајтова на слици или параметру --hexdump да изврши хексадецимални думп упоређујући две или више улазних датотека.

Прилагођени потписи може се додати у бинвалк или преко датотеке са прилагођеним потписом која је наведена у командној линији помоћу параметра --magic, или додавањем у директоријум $ HOME / .config / binwalk / magic.

Више информација о бинвалк-у можете пронаћи на званична документација.

бинвалк ектенсион

Тамо АПИ бинвалк, имплементиран као Питхон модул који може да користи било која Питхон скрипта за програмско извршавање бинвалк скенирања, а услужни програм командне линије бинвалк може се скоро у потпуности дуплирати са само два реда Питхон кода!

import binwalk
binwalk.scan()

Користећи Питхон АПИ такође можете креирати Питхон додаци да конфигуришете и проширите бинвалк.

Такође постоји ИДА додатак и верзија у облаку Бинвалк Про.

Зашто онда не преузмете слику фирмвера са Интернета и испробате бинвалк? Обећавам да ћете се лепо забавити :)

Извор: ввв.хабр.цом