[Перевод] Реверсинг и взлом самошифрующегося внешнего HDD-накопителя Aigo. Часть 1: Препарируем на части

Реверсинг и взлом внешних самошифрующихся накопителей — мое давнее хобби. В прошлом мне доводилось упражняться с такими моделями, как Zalman VE-400, Zalman ZM-SHE500, Zalman ZM-VE500. Совсем недавно коллега занес мне еще один экспонат: Patriot (Aigo) SK8671, который построен по типичному дизайну — ЖК-индикатор и клавиатура для ввода ПИН-кода. Вот что из этого получилось…

1. Введение
2. Аппаратная архитектура
— 2.1. Основная плата
— 2.2. Плата ЖК-индикатора
— 2.3. Клавиатурная плата
— 2.4. Смотрим на провода
3. Последовательность шагов атаки
— 3.1. Снимаем дамп данных SPI-флешки
— 3.2. Обнюхиваем коммуникации

wxnmgkeurrmiurx87rujoynxrsq.jpeg

rboq4nvybyfanowvledmkbcfyww.jpeg
Корпус

n8cubdbf1sr0ejoafvh9qktfdiy.jpeg
Упаковка

Доступ к сохранённым на диске данным, которые якобы зашифрованы, осуществляется после ввода пинкода. Несколько вводных замечаний по этому девайсу:


  • Для изменения пинкода необходимо нажать F1 перед разблокировкой;
  • В пинкоде должно быть от 6 до 9 цифр;
  • После 15 неверных попыток диск очищается.

Сначала препарируем девайс на части, чтобы понять, из каких компонентов он состоит. Самое нудное занятие — вскрытие корпуса: много микроскопических винтиков и пластика. Вскрыв корпус, видим следующее (обратите внимание на припаянный мной, пятиконтактный разъём):

wfyy6mnjauhszmkgkukchy3q5yk.jpeg


2.1. Основная плата

Основная плата довольно-таки проста:

69n6dayylddfb1cbhpytgbl4y5y.jpeg

Наиболее примечательные её части (см. сверху вниз):


  • разъём для ЖК-индикатора (CN1);
  • пищалка (SP1);
  • Pm25LD010 (спецификация) SPI-флешка (U2);
  • контроллер Jmicron JMS539 (спецификация) для USB-SATA (U1);
  • разъём USB 3 (J1).

SPI-флешка хранит прошивку для JMS539 и некоторые настройки.


2.2. Плата ЖК-индикатора

На плате ЖК нет ничего примечательного.

jd49flekfpte0q31hl6nv3pfcbo.jpeg
qsj_vchcmyj0eigmolvy-10mrh0.jpeg

Всего лишь:


  • ЖК-индикатор неизвестного происхождения (вероятно с китайским набором шрифтов); с последовательным управлением;
  • ленточный соединитель для клавиатурной платы.


2.3. Клавиатурная плата

При осмотре клавиатурной платы, дела обретают более интересный поворот.

qhgrdfppixqecphruejzkdtd0_g.jpeg

Вот здесь, на задней стороне, мы видим ленточный соединитель, а также Cypress CY8C21434 — микроконтроллер PSoC 1 (далее по тексту будем звать его просто PSoC)

bmbslyrwh20yn47te073qtleiw0.jpeg

CY8C21434 использует набор инструкций M8C (см. документацию). На [странице продукта]((http://www.cypress.com/part/cy8c21434–24ltxi) указано, что он поддерживает технологию CapSense (решение от Cypress, для емкостных клавиатур). Здесь виден припаянный мной пятиконтактный разъём — это стандартный подход для подключения внешнего программатора через ISSP-интерфейс.


2.4. Смотрим на провода

Разберёмся что с чем здесь связано. Для этого достаточно прозвонить провода мультиметром:

waoxuzmwczjnhtih625bqj6myga.png

Пояснения к этой на коленке нарисованной схеме:


  • PSoC описан в технической спецификации;
  • следующий разъём, тот что правее — ISSP-интерфейс, который волею судеб соответствует тому, что о нём написано в Интернете;
  • самый правый разъём — это клемма для ленточного соединителя с клавиатурной платой;
  • чёрный прямоугольник — чертёж разъёма CN1, предназначенного для соединения основной платы с ЖК-платой. P11, P13 и P4 — присоединены к ножками PSoC 11, 13 и 4, на ЖК-плате.

Теперь когда мы знаем, из каких компонентов состоит этот накопитель, нам необходимо: 1) убедиться, что базовая функциональность шифрования действительно присутствует; 2) узнать, как генерируются/сохраняются ключи шифрования; 3) найти, где именно проверятся пинкод.

Для этого я проделал следующие шаги:


  • снял дамп данных SPI-флешки;
  • попытался снять дамп данных PSoC-флешки;
  • удостоверился, что обмен данными между Cypress PSoC и JMS539 фактически содержит нажатые клавиши;
  • убедился, что при изменении пароля, в SPI-флешке ничего не переписывается;
  • был слишком ленивым, чтобы реверсить 8051-прошивку от JMS539.


3.1. Снимаем дамп данных SPI-флешки

Эта процедура очень проста:


  • подключить зонды к ножкам флешки: CLK, MOSI, MISO и (опционально) EN;
  • «обнюхать» коммуникации снифером, используя логический анализатор (я воспользовался Saleae Logic Pro 16);
  • декодировать SPI-протокол и экспортировать результаты в CSV;
  • воспользоваться decode_spi.rb, чтобы распарсить результаты и получить дамп.

Обратите внимание, что такой подход в случае с JMS539-контроллером работает в особенности хорошо, поскольку этот контроллер на этапе инициализации загружает с флешки всю прошивку.

$ decode_spi.rb boot_spi1.csv dump
0.039776 : WRITE DISABLE
0.039777 : JEDEC READ ID
0.039784 : ID 0x7f 0x9d 0x21
---------------------
0.039788 : READ @ 0x0
0x12,0x42,0x00,0xd3,0x22,0x00,
[...]
$ ls --size --block-size=1 dump
49152 dump
$ sha1sum dump
3d9db0dde7b4aadd2b7705a46b5d04e1a1f3b125 dump

Сняв дамп с SPI-флешки, я пришёл к выводу, что её единственная задача — хранить прошивку для устройства управления JMicron, которая встраивается в 8051-микроконтроллер. К сожалению снятие дампа SPI-флешки оказалось бесполезным:


  • при изменении пин-кода дамп флешки остаётся тем же самым;
  • после этапа инициализации девайс к SPI-флешке не обращается.


3.2. Обнюхиваем коммуникации

Это один из способов найти, какой чип отвечает за проверку коммуникаций, для интересующих времени/контента. Как мы уже знаем, контроллер USB-SATA подключен к ЖК Cypress PSoC, через разъём CN1 и две ленты. Поэтому подключаем зонды к трём соответствующим ножкам:


  • P4, общий ввод/вывод;
  • P11, I2C SCL;
  • P13, I2C SDA.

dxpfgtrawhj8ddziq_evoclmrs0.jpeg

Затем запускаем логический анализатор Saleae, и вводим на клавиатуре:»123456~». В результате видим следующую диаграмму.

aid9dgvtwdzzsgkzgbnwgvlxnya.png

На ней можем видеть три канала обмена данными:


  • на канале P4 несколько коротких всплесков;
  • на P11 и P13 — почти непрерывный обмен данными.

Увеличивая первый всплеск на канале P4 (синий прямоугольник предыдущего рисунка), видим следующее:

_viuyiqhajm685cu9yc2rrwxoem.png

Здесь видно, что на P4 почти 70 мс однообразного сигнала, который как мне сначала показалось, играет роль синхросигнала. Однако, потратив некоторое время на то, чтобы проверить свою догадку, я обнаружил, что это не синхросигнал, а аудио-поток, который выводится на пищалку при нажатии клавиш. Поэтому сам по себе этот участок сигнала не содержит для нас полезной информации. Однако его можно использовать в качестве индикатора, — чтобы знать момент, когда PSoC регистрирует нажатие клавиши.

Однако последний аудио-поток канала P4 немного отличается от других: это звук для «неверного пинкода»!

Возвращаясь к диаграмме нажатия клавиш, при увеличении диаграммы последнего аудио-потока (см. снова синий прямоугольник), получаем:

vse7tleuvfbpoybhymvb5bsm-rw.png

Здесь мы видим однообразные сигналы на P11. Так что похоже, это и есть синхросигнал. А P13 — данные. Обратите внимание, как шаблон изменяется после окончания звукового сигнала. Было бы интересно посмотреть, что здесь происходит.

Протоколы, работающие с двумя проводами, это обычно SPI или I2C, и в технической спецификации на Cypress говорится, что эти контакты соответствуют I2C, что как видим справедливо и для нашего случая:

bcpjhy-jy0c-tn6t5kuwkdgpjbi.png

Чипсет USB-SATA постоянно опрашивает PSoC — чтобы считывать состояние клавиши, которое по умолчанию равно »0». Затем, при нажатии клавиши »1», оно меняется на »1». Окончательная передача, сразу после нажатия »~» отличается, если введён неверный пинкод. Однако на данный момент я не проверял, что там фактически передаётся. Но подозреваю, что вряд ли это ключ шифрования. Так или иначе, смотри следующий раздел, чтобы понять как я снял дам внутренней прошивки PSoC.

© Habrahabr.ru