Capturando e reproduzindo sinais

Um ataque de repetição é a vulnerabilidade de RF mais simples e comum: capture uma transmissão legítima e depois transmita-a novamente para reproduzir seu efeito. Não é necessário descriptografar nada se o receptor aceitar o mesmo sinal duas vezes.

Isso funciona contra qualquer dispositivo cujo comando seja uma transmissão fixa e estática:

• Controles de portas de garagem baratos.
• Chaveiros eletrônicos básicos de carros sem códigos rolantes.
• Campainhas sem fio, sensores de alarme e tomadas controladas remotamente.
• Alguns controles remotos industriais de guindastes e portões.

Se um sinal capturado ainda funcionar minutos ou dias depois, o sistema é vulnerável por projeto.

Antes de capturar, identifique onde o dispositivo transmite. A maioria dos controles remotos de uso doméstico opera em faixas ISM: 315 MHz (América do Norte), 433,92 MHz (Europa e grande parte do mundo), 868 MHz e 915 MHz.

Sintonize um RTL-SDR nessas faixas, pressione o controle remoto e observe o espectro em cascata em busca de uma rajada de energia. O FCC ID impresso em um dispositivo geralmente revela sua frequência exata de operação por meio de registros regulatórios públicos.

Depois de descobrir a frequência, grave amostras brutas de I/Q enquanto o dispositivo transmite. Capture uma rajada limpa e isolada para que o sinal seja fácil de analisar e repetir.

Um RTL-SDR somente para recepção é suficiente para a captura; para transmitir posteriormente, é necessário um HackRF ou equipamento semelhante. Anote sempre a frequência central exata e a taxa de amostragem utilizadas, pois você deverá repetir o sinal com parâmetros correspondentes.

Para repetir o sinal, transmita novamente o arquivo I/Q capturado na mesma frequência e com a mesma taxa de amostragem, usando um equipamento capaz de transmitir, como um HackRF.

Como o receptor compara a forma de onda bruta, uma retransmissão exata reproduz o comando original. Sempre faça a repetição dentro de um invólucro blindado, a menos que você tenha autorização explícita e respaldo legal para transmitir.

A repetição às cegas funciona, mas decodificar o sinal ensina mais e permite ataques mais inteligentes. Ferramentas como o Universal Radio Hacker (URH) permitem demodular a rajada, reconstruir o fluxo de bits e identificar sua estrutura.

• Encontre o preâmbulo e a palavra de sincronização.
• Determine a taxa de símbolos e a codificação (geralmente Manchester ou PWM).
• Localize a carga útil estática do comando.

Depois de decodificar, você pode criar novas transmissões, variar os campos ou confirmar se alguma parte da mensagem muda entre os pressionamentos.

Os chaveiros eletrônicos modernos derrotam a repetição ingênua com códigos rolantes (códigos saltantes). Cada pressionamento usa um novo código derivado de um segredo compartilhado e de um contador crescente.

• O transmissor e o receptor permanecem sincronizados por meio do contador.
• Um código capturado é invalidado assim que o receptor avança além dele.
• Um código antigo repetido é simplesmente rejeitado.

Sistemas como o KeeLoq popularizaram essa abordagem. Os códigos rolantes elevam bastante o nível de segurança, mas, como mostra a próxima etapa, falhas de implementação ainda criam brechas.

Os códigos rolantes ainda podem ser derrotados por uma técnica de captura e interferência, demonstrada de forma famosa como RollJam:

• O invasor interfere no receptor enquanto captura simultaneamente o primeiro pressionamento do chaveiro da vítima em uma faixa estreita que o interferidor não cobre.
• O chaveiro não funcionou, então o usuário pressiona o botão novamente. O invasor captura o segundo código e repete o primeiro.
• Agora o invasor possui um código futuro não utilizado e ainda válido.

Como o receptor nunca viu o primeiro código, ele continua válido. Isso explora a janela de tolerância do protocolo, em vez de quebrar a criptografia.

Alguns receptores de códigos rolantes aceitam códigos dentro de uma janela de resincronização para tolerar pressionamentos acidentais de botões fora do alcance. Se essa janela for grande ou mal delimitada, um invasor que capture vários códigos consecutivos poderá prever ou forçar a resincronização.

Implementações mais antigas do KeeLoq também sofreram com a recuperação da chave do fabricante: extrair a chave mestra de um único chaveiro permitia clonar linhas inteiras de produtos. Essas são falhas de implementação, não falhas do conceito de códigos rolantes em si.

A interferência satura uma frequência com ruído, impedindo que receptores legítimos recebam transmissões válidas. Ela é um componente fundamental do RollJam e também uma ameaça de negação de serviço por si só.

• Sensores de alarme sem fio podem sofrer interferência, impedindo que um evento de abertura da porta chegue ao painel.
• Sistemas de entrada sem chave e controles remotos podem ser silenciados.

A interferência é ilegal em quase todas as jurisdições, inclusive para testes. Demonstre-a somente em um laboratório blindado e com autorização explícita. Sua relevância aqui é entender como os invasores combinam interferência e captura, e por que os sistemas precisam detectar a perda de sinal.

Um fluxo prático de captura e repetição usa um conjunto compacto de ferramentas:

• RTL-SDR — varredura e captura (somente recepção).
• HackRF One — captura e transmissão para testes de repetição.
• URH — demodulação, decodificação e criação de sinais.
• rtl_433 — identificação rápida de dispositivos conhecidos.
• Flipper Zero — conveniente para captura e repetição em campo de sinais simples abaixo de GHz.

O Flipper é popular para demonstrar ataques de repetição contra controles remotos com códigos estáticos, mas não funciona contra códigos rolantes implementados corretamente, exatamente o que você quer que seus clientes entendam.

As recomendações de uma avaliação contra repetição incluem:

• Substituir códigos estáticos por códigos rolantes autenticados ou por autenticação de desafio-resposta.
• Usar janelas de resincronização curtas e bem delimitadas e chaves criptográficas exclusivas por dispositivo, nunca uma chave mestra compartilhada.
• Adicionar marcas de tempo ou valores únicos, para que cada comando seja válido apenas uma vez e por pouco tempo.
• Implementar detecção de interferência: os painéis de alarme devem tratar a perda repentina do sinal de um sensor como um evento de violação.
• Preferir protocolos bidirecionais, nos quais o receptor confirme cada comando.

O princípio central é: um comando que pode ser gravado e repetido de forma idêntica está quebrado. Toda ação autorizada deve ser única do ponto de vista criptográfico.

Agora você consegue capturar, analisar e retransmitir sinais de RF e compreender suas defesas:

• Um ataque de repetição retransmite um comando estático capturado e funciona contra controles remotos de código fixo.
• Fluxo de trabalho: encontre a frequência nas bandas ISM, capture I/Q com RTL-SDR, retransmita com HackRF e decodifique com URH.
• Códigos rotativos impedem a repetição ingênua, mas o RollJam (captura e interferência) e janelas fracas de ressincronização ou chaves mestras compartilhadas reabrem essa possibilidade.
• A interferência é ilegal fora de laboratórios blindados e autorizados e fundamenta ataques de negação de serviço e RollJam.
• A defesa exige comandos autenticados de uso único, ressincronização limitada, chaves por dispositivo e detecção de interferência.

Isso conclui o curso de invasão de RF e redes sem fio: dos fundamentos de SDR até Bluetooth, tecnologias sem contato e repetição de sinais.