Перехват и воспроизведение сигналов

Атака с повторной передачей — самая простая и распространённая уязвимость RF: перехватить легитимную передачу, а затем передать её повторно, чтобы воспроизвести её результат. Расшифровка не требуется, если приёмник принимает один и тот же сигнал дважды.

Это работает против любого устройства, чья команда представляет собой фиксированную неизменную передачу:

• Недорогие пульты для открывания гаражных ворот.
• Простые автомобильные брелоки без динамических кодов.
• Беспроводные дверные звонки, датчики сигнализации и розетки с дистанционным управлением.
• Некоторые промышленные пульты управления кранами и воротами.

Если перехваченный сигнал продолжает работать через несколько минут или дней, система уязвима по самой своей конструкции.

Прежде чем перехватывать сигнал, определите, где передаёт устройство. Большинство потребительских пультов работает в диапазонах ISM: 315 МГц (Северная Америка), 433,92 МГц (Европа и большая часть мира), 868 МГц и 915 МГц.

Настройте RTL-SDR на эти диапазоны, нажмите кнопку на пульте и следите за спектрограммой, чтобы обнаружить всплеск энергии. Напечатанный на устройстве FCC ID часто позволяет определить точную рабочую частоту по общедоступным документам регулятора.

Определив частоту, записывайте необработанные отсчёты I/Q во время передачи устройства. Перехватите чистый изолированный импульс, чтобы сигнал было легко анализировать и передавать повторно.

Для перехвата достаточно RTL-SDR, работающего только на приём; для последующей передачи потребуется HackRF или аналогичное устройство. Всегда записывайте точную центральную частоту и использованную частоту дискретизации, поскольку повторную передачу необходимо выполнять с теми же параметрами.

Для повторной передачи отправьте захваченный файл с отсчётами I/Q обратно на той же частоте и с той же частотой дискретизации, используя аппаратное обеспечение с возможностью передачи, например HackRF.

Поскольку приёмник сравнивает необработанную форму сигнала, точная повторная передача воспроизводит исходную команду. Всегда выполняйте повторную передачу внутри экранированного корпуса, если у вас нет явного разрешения и юридического права на передачу.

Слепая повторная передача работает, но декодирование сигнала даёт больше информации и позволяет проводить более продуманные атаки. Такие инструменты, как Universal Radio Hacker (URH), позволяют демодулировать импульс, восстановить битовый поток и определить его структуру.

• Найдите преамбулу и слово синхронизации.
• Определите символьную скорость и способ кодирования (часто Манчестер или PWM).
• Найдите статическую полезную нагрузку команды.

После декодирования можно создавать новые передачи, проверять поля случайными значениями или выяснять, меняется ли какая-либо часть сообщения между нажатиями.

Современные автомобильные брелоки противостоят наивной повторной передаче с помощью динамических кодов (кодов с изменяющимся значением). При каждом нажатии используется новый код, полученный из общего секрета и увеличивающегося счётчика.

• Передатчик и приёмник сохраняют синхронизацию с помощью счётчика.
• Перехваченный код становится недействительным, когда приёмник переходит за него.
• Повторная передача старого кода просто отклоняется.

Такие системы, как KeeLoq, сделали этот подход широко распространённым. Динамические коды существенно повышают уровень защиты, но, как показывает следующий раздел, недостатки реализации всё ещё создают возможности для атак.

Динамические коды всё ещё можно обойти с помощью техники перехвата и глушения, известной благодаря демонстрации RollJam:

• Атакующий глушит приёмник и одновременно перехватывает первое нажатие на брелок жертвы в узком диапазоне, который глушитель не охватывает.
• Брелок не сработал, поэтому пользователь нажимает кнопку снова. Атакующий перехватывает второй код и передаёт первый повторно.
• Теперь у атакующего есть один неиспользованный, всё ещё действительный код для будущего использования.

Поскольку приёмник не увидел первый код, тот остаётся действительным. Это использует окно допустимого рассогласования протокола, а не взламывает криптографию.

Некоторые приёмники динамических кодов принимают коды в пределах окна повторной синхронизации, чтобы учитывать случайные нажатия кнопки вне зоны действия. Если это окно слишком велико или плохо ограничено, атакующий, перехватив несколько последовательных кодов, может предсказать или вызвать повторную синхронизацию.

Старые реализации KeeLoq также страдали от восстановления ключа производителя: извлечение главного ключа из одного брелока позволяло клонировать целые линейки продукции. Это недостатки реализации, а не самой идеи динамических кодов.

Глушение заполняет частоту шумом, поэтому обычные приёмники не слышат корректные передачи. Это составляющая RollJam и самостоятельная угроза отказа в обслуживании.

• Беспроводные датчики сигнализации можно заглушить, чтобы событие открытия двери никогда не достигло панели.
• Системы бесключевого доступа и пульты дистанционного управления можно вывести из строя.

Глушение незаконно практически во всех юрисдикциях, даже при проведении проверок. Демонстрируйте его только в экранированной лаборатории с явным разрешением. Здесь важно понять, как атакующие сочетают глушение с перехватом и почему системы должны обнаруживать потерю сигнала.

Практический процесс перехвата и повторной передачи использует компактный набор инструментов:

• RTL-SDR — обзор диапазонов и перехват (только приём).
• HackRF One — перехват и передача для проверки повторной передачи.
• URH — демодуляция, декодирование и создание сигналов.
• rtl_433 — быстрое определение известных устройств.
• Flipper Zero — удобный перехват на месте и повторная передача простых сигналов ниже гигагерца.

Flipper популярен для демонстрации повторной передачи против пультов со статическими кодами, но корректно реализованные динамические коды не позволяют ему этого, и именно это важно объяснить клиентам.

Рекомендации по результатам проверки защиты от повторной передачи включают:

• Замените статические коды на аутентифицированные динамические коды или схему «запрос—ответ».
• Используйте небольшие, жёстко ограниченные окна повторной синхронизации и уникальные криптографические ключи для каждого устройства, а не общий главный ключ.
• Добавьте временные метки или одноразовые значения, чтобы каждая команда была действительна только один раз и лишь в течение короткого времени.
• Внедрите обнаружение глушения: панели сигнализации должны считать внезапную потерю сигнала датчика признаком вмешательства.
• Предпочитайте двунаправленные протоколы, в которых приёмник подтверждает каждую команду.

Основной принцип: если команду можно записать и воспроизвести без изменений, система уязвима. Каждое разрешённое действие должно быть криптографически уникальным.

Проверьте, насколько хорошо Вы понимаете атаки повторного воспроизведения против скользящих кодов.

Теперь Вы умеете захватывать, анализировать и воспроизводить сигналы RF, а также рассуждать об их защите:

• Атака повторного воспроизведения повторно передаёт захваченную статическую команду и работает против пультов с фиксированным кодом.
• Рабочий процесс: найдите частоту в диапазонах ISM, захватите I/Q с помощью RTL-SDR, воспроизведите сигнал с помощью HackRF и декодируйте его с помощью URH.
• Скользящие коды предотвращают наивное повторное воспроизведение, но RollJam (захват и создание помех), слабые окна повторной синхронизации или общие мастер-ключи снова открывают такую возможность.
• Создание помех незаконно за пределами экранированных авторизованных лабораторий и лежит в основе атак отказа в обслуживании и атак RollJam.
• Для защиты необходимы аутентифицированные одноразовые команды, ограниченная повторная синхронизация, отдельные ключи для каждого устройства и обнаружение помех.

На этом курс по взлому RF и беспроводных сетей завершён: от основ SDR до Блютуз, бесконтактных технологий и повторного воспроизведения сигналов.