By Light & 胡一米

本文内容较长，所以将目录整理在最前面，用于方便各位读者查阅，目录如下：

app分析与解密

固件程序的编写

总结

下面就开始正文：

近期翻阅之前的工作，发现在考勤门禁机系列的安全研究里，有一篇很早就整理好但是没发出来的文章，考虑到相关设备的漏洞已经提交了快两年了，想必该修复的也修复了，遂将文字重新整理了一番，发出来希望能给读者一些帮助。依照惯例，我们还是只聊这个设备的分析过程，着重描述一下这个设备的固件解密，至于漏洞则点到为止。

IoT设备的安全分析中，分析人员的主要工作是分析设备的逻辑功能及其代码实现，从而挖掘设备中的漏洞。大多数分析工作是从解析固件开始的，如果这一步就不顺利的话，后续可能会更加麻烦。不巧的是，这次的设备在起步阶段就很曲折：固件被加密了，并不能直接开始分析。

在此我们再简单总结一下那些常见IoT设备的启动流程，如下图所示：

图2-1 IoT设备大致的启动流程

上图大致可以分为4个阶段：

（1）首先，芯片上电后首先运行的是boot rom，执行完毕后会跳转到bootloader，如果设备启用了固件签名，那么此处会对固件进行校验；

（2）然后，bootloader的作用类似于PC启动过程的引导，主要功能就是为操作系统的运行做准备工作，在复杂的设备中，bootloader会进一步分成多个阶段；

（3）此时，操作系统就开始接管对MCU的控制，上图中把操作系统和app分成了两个部分，是为了对标PC方便大家理解，实际上在有些设备里跑的操作系统和app是混合在一起的，甚至可能没有操作系统；

（4）最后，各个app被加载运行，开始执行设备的逻辑功能，此处往往是我们想要着重分析的地方。

上图中，bootloader、kernel和app这三个阶段的代码通常是由开发者编写并烧录到Flash中的，我们所说的固件指的就是这部分内容。请将此图放在脑海中，后续所有工作都将以此图为模板展开分析和叙述。

PS：本次分享讨论的是固件可以提取但是无法分析的情况，一些由于读保护机制导致固件不被提取的情况，暂不在本篇的讨论范畴中。

通过热风枪可以取下Flash芯片，然后通过编程器可以拿到Flash中的固件，这些基本功各位一定已经非常熟悉了，这里就不再赘述。固件文件包含一个FAT12格式的文件系统，可以通过7z工具直接提取出文件系统中的所有内容，提取内容截图如下：

图3-1 固件文件系统内容

显而易见，上图中的App文件夹中肯定包含了这款门禁考勤机的主程序。不过，事情肯定没有那么顺利，该文件夹内只有一个文件是可以解析的ELF格式，其他文件均不可解析，仅存在可解析文件叫main.bin，用IDA加载之后，内容看起来也有些过于简单，截图如下：

图3-2 main.bin程序内容

上图中，虽然函数符号都还在，可以大概推断出函数的作用，但是函数看起来很古怪，比如RT_CreateProcess函数内容是下图中的样子：

图3-3 RT_CreateProcess函数内容

上图中的gFuncEntryKern看起来有点像虚表指针，指向一个函数地址表，而这个指针在程序启动时被赋值。

程序main.bin很短，很快就逆完了，看起来最后创建了一个新的进程，但除了main.bin程序之外，其他程序全都无法解析。即便是main.bin自身，看起来也不太正常，很多函数只有跳转stub，缺少实质内容，看起来像是PC中加了保护导入表的壳。那么，接下来还是从头开始啃一下这个设备固件吧。

按照图2-1所示，我们决定先看看bootloader，在解压获得的完整文件系统中，可以看到Product.ini文件，从里面能够找到设备的分区表，如下图所示：

图4-1固件分区表

我们此前解压缩得到的FAT12文件系统即为0x20000偏移处，顺便吐槽一下binwalk，为啥binwalk识别不出FAT12文件系统，因为太古老了吗？

结合设备上电后串口的输出字符串，可以推断出0x20000之前的固件内容即为程序的bootloader，接下来用IDA载入bootloader部分代码进行分析，并结合串口的输出日志，可以定位到关键位置，如下图：

图4-2 bootloader加载kernel文件的过程

上图中，我们根据串口打印出来的字符串来定位程序的关键位置，找到了kernel文件其实就是rootfs中的Rtbio_3760_R4502文件，且串口打印出来的信息包含了kernel的加载基址和入口地址，根据这些信息，可以分析kernel文件了。

使用IDA加载kernel文件之后，IDA导航条如下图所示：

图4-3 直接解析Rtbio文件时的IDA导航条

可以看到此时kernel只被解析出了一小部分，绝大多数内容都是unexplored状态，实际上这部分内容还是处于加密或压缩状态。由于执行流程已经离开bootloader而进入kernel阶段，那么kernel代码肯定是自解密或自解压的，这很正常，一般情况下linux kernel都是自解压的，但我们没办法直接解压就很奇怪。通过逆向分析，可以在入口点附近看到多处异或解密代码，如下图所示：

图4-4 异或解密代码

上图中，0x79E1即为异或解密使用的密钥，类似上图中的异或解密代码在多个位置都有出现，原来再自解压之前还有一步自解密过程，所以没法直接解压。

耐心分析这些已经解析的代码，可以将kernel的启动流程整理为下图所示内容：

图4-5 kernel文件的解密过程分析

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