RF ve SDR Temelleri

Radyo Frekansı (RF), her modern ortamı çevreleyen görünmez saldırı yüzeyidir. Anahtarlık kumandaları, garaj kapıları, bina erişim kartları, kablosuz sensörler, dronlar, tıbbi telemetri ve IoT cihazlarının tümü kablosuz olarak iletim yapar.

Bir ağ kablosunun aksine RF fiziksel olarak sınırlandırılamaz. Menzil içindeki alıcısı olan herkes dinleyebilir ve birçok sistem, güvenlik öncelik haline gelmeden önce tasarlanmıştır.

• Birçok RF protokolü verileri açık metin olarak gönderir.
• Yeniden oynatma koruması çoğu zaman yoktur veya zayıftır.
• Eski endüstriyel ve erişim denetimi ekipmanlarına nadiren yama uygulanır.

Bir uygulayıcı olarak RF'yi anlamak, geleneksel ağ araçlarının tamamen gözden kaçırdığı riskleri değerlendirmenizi sağlar.

Bir radyo sinyali, üç temel özellikle tanımlanan elektromanyetik bir dalgadır:

• Frekans — saniyedeki çevrim sayısı; Hertz (Hz) cinsinden ölçülür. Yaygın hedefler 315 MHz, 433 MHz, 868 MHz, 915 MHz ve 2.4 GHz bantlarında bulunur.
• Genlik — dalganın gücü veya yüksekliği.
• Faz — dalganın bir referansa göre zamanlama farkı.

Modülasyon, bu özelliklerden birini değiştirerek veriyi kodlar. Demodülasyon, özgün bitleri elde etmek için bu işlemi tersine çevirir.

Bir hedefin veriyi nasıl modüle ettiğini tanımak, iletimlerini yakalayıp yorumlamanın ilk adımıdır.

Sahada tekrar tekrar karşılaşacağınız birkaç modülasyon ailesi vardır:

• ASK / OOK (Genlik/Açık-Kapalı Anahtarlama) — bitler, taşıyıcının varlığı veya yokluğuyla temsil edilir. Ucuz 433 MHz uzaktan kumandalarda son derece yaygındır.
• FSK (Frekans Kaydırmalı Anahtarlama) — bitler taşıyıcı frekansını kaydırır. Birçok sensör ve BLE tarafından kullanılır.
• PSK (Faz Kaydırmalı Anahtarlama) — bitler fazı kaydırır. Daha yüksek veri aktarım hızına sahip bağlantılarda kullanılır.
• GFSK — Bluetooth tarafından kullanılan, Gauss süzgeçli bir FSK çeşididir.

Modülasyonu belirlemek, bir yakalamayı analiz ederken hangi kod çözücüyü uygulayacağınızı gösterir.

Yazılım Tabanlı Radyo (SDR), sinyal işlemeyi sabit donanımdan yazılıma taşır. Tek bir frekansa ve protokole ayrılmış bir yonga yerine SDR, spektrumun geniş bir bölümünü sayısallaştırır ve demodülasyonu yazılıma bırakır.

SDR'yi RF araştırmaları için çok amaçlı araç haline getiren esneklik budur:

• Tek bir cihaz garaj kumandalarını, çağrı cihazlarını, ADS-B'yi ve daha fazlasını analiz edebilir.
• Yeni protokoller donanım satın alınarak değil, kod yazılarak desteklenir.
• Hem alım hem de uygun donanımla iletim mümkündür.

Bunun bedeli karmaşıklıktır: örnekleme, filtreleme ve demodülasyonu kendiniz anlamalısınız.

SDR donanımı ucuz alıcılardan tam alıcı-vericilere kadar uzanır:

• RTL-SDR — yaklaşık 20 USD, yalnızca alım, yaklaşık 24 MHz ile 1.7 GHz arası. Öğrenmek ve dinlemek için idealdir.
• HackRF One — 1 MHz ile 6 GHz arasında iletim ve alım yapar, yarı çift yönlüdür. Araştırmada sık kullanılan bir araçtır.
• bladeRF / USRP — tam çift yönlüdür, daha yüksek örnekleme hızlarına sahiptir ve ciddi protokol çalışmaları için kullanılır.

Tipik bir kurulumda SDR, uygun antenlerle birlikte kullanılır. İletim yasal izin ve donanımın zarar görmesini veya paraziti önlemek için uygun antenler gerektirir.

SDR'ler analog RF'yi sayısal örnek akışına dönüştürür. Örnekleme hızı, aynı anda ne kadar bant genişliği gözlemleyebileceğinizi belirler.

Nyquist teoremi, yakalamak istediğiniz sinyalin bant genişliğinin en az iki katı hızda örnekleme yapmanız gerektiğini belirtir. 2 Msps hızında çalışan bir SDR, yaklaşık 2 MHz bant genişliğini aslına uygun biçimde temsil edebilir.

• Çok düşük örnekleme hızı sinyalde örtüşmeye neden olur ve yakalamanızı bozar.
• Çok yüksek hız USB aktarım kapasitesini ve CPU'yu zorlayarak örnek kayıplarına yol açar.

Örnekler, birlikte hem genliği hem de fazı kodlayan I/Q çiftleri (Eş fazlı ve dik bileşenler) olarak saklanır.

Uygulamalı bir SDR iş akışı, yerleşik birkaç araca dayanır:

• GQRX / SDR++ — spektrumu canlı olarak incelemek için grafiksel alıcılar.
• GNU Radio — özel demodülatörler oluşturmak için akış grafiği ortamı.
• Universal Radio Hacker (URH) — sayısal protokolleri görsel olarak yakalamayı, demodüle etmeyi ve kodunu çözmeyi sağlar.
• rtl_433 — bilinen yüzlerce 433 MHz cihazın kodunu otomatik olarak çözer.

Spektrumu tarayarak başlayın, ardından daha derin analiz için URH'ye veya GNU Radio'ya geçin.

Herhangi bir şeye saldırmadan önce keşif yaparsınız. Beklenen banda ayarlanır ve hedef cihaz iletim yaptığında enerji patlamalarını görmek için şelale ekranını izlersiniz.

Örnek: Bir RTL-SDR ile yaygın 433,92 MHz ISM bandını dinleyin ve yakındaki cihazların rtl_433 tarafından otomatik olarak kodunun çözülmesine izin verin.

Şelale ekranı merkez frekansını, bant genişliğini ve patlama zamanlamasını ortaya çıkarır; bunların tümü sonraki adımlarınıza yön verir.

RF çalışmaları sıkı biçimde düzenlenir ve kurallar ülkeden ülkeye değişir. Alım genellikle iletimden daha az kısıtlanır; ancak belirli iletişimleri yorumlamak yine de yasa dışı olabilir.

• İletim yapmak, yetki olmadan lisanslı bantlarda gerçekleştirilirse çoğu hukuk bölgesinde ceza gerektiren bir suçtur.
• Karıştırma, deneme amacıyla bile neredeyse her yerde yasa dışıdır.
• Yalnızca sahibi olduğunuz veya değerlendirme yetkiniz açıkça verilmiş cihazları sınayın.

Sinyallerinizin gerçek dünyaya sızmaması için iletim denemelerini Faraday korumalı bir ortamda yapın. Herhangi bir etkin RF sınamasından önce yetkilendirme kapsamınızı belgeleyin.

Eksiksiz analiz iş akışı ham RF'yi anlamlı verilere dönüştürür:

• Yakalama — I/Q örneklerini doğru frekansta ve örnekleme hızında kaydedin.
• Demodülasyon — bir bit akışını elde etmek için ASK, FSK veya PSK kod çözme işlemini uygulayın.
• Saat kurtarma — bitleri doğru hizalamak için sembol hızını bulun.
• Kod çözme — Manchester gibi kodlamaları yorumlayın, ardından protokol çerçevesini ayrıştırın.

URH gibi araçlar tüm bunları görsel olarak yapmanızı sağlar; önsözleri, eşzamanlama sözcüklerini ve yükleri vurgulayarak özel mülk bir protokolü adım adım tersine mühendislik yapmanıza yardımcı olur.

RF temellerini anlamak savunmayı doğrudan şekillendirir:

• Her kablosuz bağlantının gözlemlenebileceğini varsayın ve şifrelenmiş, kimlik doğrulamalı protokoller seçin.
• Yakalanan iletimlerin yeniden oynatılamaması için değişen kodlar veya sorgu-yanıt mekanizması kullanın.
• Karıştırma ya da sahtecilik belirtisi olabilecek beklenmedik enerjiyi tespit etmek için kritik bantları izleyin.
• Kablosuz cihazların envanterini çıkarın; eski 433 MHz cihazlarında çoğu zaman hiçbir güvenlik bulunmaz.

RF araştırmasının amacı yalnızca sistemleri kırmak değil, kuruluşların sahip olduklarını unuttuğu kablosuz saldırı yüzeylerini değerlendirmek ve güçlendirmektir.

Artık kablosuz güvenlik çalışmaları için gerekli RF ve SDR temellerine sahipsiniz:

• Radyo sinyalleri frekans, genlik ve faz ile tanımlanır; veriler ASK, FSK ve PSK gibi modülasyonlarla kodlanır.
• Bir SDR, spektrumu sayısallaştırır ve demodülasyonu yazılımda gerçekleştirir; böylece tek bir cihaz birçok protokolü analiz edebilir.
• Örnekleme hızı Nyquist koşuluna uymalıdır; örnekler I/Q çiftleri olarak saklanır.
• Araç zinciri GQRX, GNU Radio, URH ve rtl_433'ü kapsar; taramadan kod çözmeye kadar ilerler.
• İletim yapmak ve karıştırma yasal olarak kısıtlıdır; her zaman yetki kapsamınız dâhilinde ve korumalı ortamlarda çalışın.

Sırada bu temelleri belirli protokollere, önce Bluetooth'a uygulayacaksınız.