SPI

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Informações Básicas

SPI (Serial Peripheral Interface) é um Protocolo de Comunicação Serial Síncrono usado em sistemas embarcados para comunicação de curta distância entre ICs (Circuitos Integrados). O Protocolo de Comunicação SPI utiliza a arquitetura mestre-escravo, que é orquestrada pelo Clock e pelo Sinal de Seleção de Chip. Uma arquitetura mestre-escravo consiste em um mestre (geralmente um microprocessador) que gerencia periféricos externos como EEPROM, sensores, dispositivos de controle, etc., que são considerados escravos.

Múltiplos escravos podem ser conectados a um mestre, mas os escravos não podem se comunicar entre si. Os escravos são administrados por dois pinos, clock e seleção de chip. Como o SPI é um protocolo de comunicação síncrono, os pinos de entrada e saída seguem os sinais de clock. A seleção de chip é usada pelo mestre para selecionar um escravo e interagir com ele. Quando a seleção de chip está alta, o dispositivo escravo não é selecionado, enquanto quando está baixa, o chip foi selecionado e o mestre interagirá com o escravo.

O MOSI (Master Out, Slave In) e o MISO (Master In, Slave Out) são responsáveis pelo envio e recebimento de dados. Os dados são enviados para o dispositivo escravo através do pino MOSI enquanto a seleção de chip é mantida baixa. Os dados de entrada contêm instruções, endereços de memória ou dados conforme a folha de dados do fornecedor do dispositivo escravo. Após uma entrada válida, o pino MISO é responsável por transmitir dados para o mestre. Os dados de saída são enviados exatamente no próximo ciclo de clock após o término da entrada. O pino MISO transmite dados até que os dados sejam totalmente transmitidos ou o mestre defina o pino de seleção de chip como alto (nesse caso, o escravo pararia de transmitir e o mestre não ouviria após esse ciclo de clock).

Extraindo Firmware de EEPROMs

Extrair firmware pode ser útil para analisar o firmware e encontrar vulnerabilidades nele. Muitas vezes, o firmware não está disponível na internet ou é irrelevante devido a variações de fatores como número do modelo, versão, etc. Portanto, extrair o firmware diretamente do dispositivo físico pode ser útil para ser específico ao caçar ameaças.

Obter Console Serial pode ser útil, mas muitas vezes acontece que os arquivos são somente leitura. Isso limita a análise por várias razões. Por exemplo, ferramentas que são necessárias para enviar e receber pacotes podem não estar presentes no firmware. Portanto, extrair os binários para engenharia reversa não é viável. Assim, ter todo o firmware extraído no sistema e extrair os binários para análise pode ser muito útil.

Além disso, durante a leitura em vermelho e ao obter acesso físico aos dispositivos, extrair o firmware pode ajudar a modificar os arquivos ou injetar arquivos maliciosos e, em seguida, regravar esses arquivos na memória, o que pode ser útil para implantar um backdoor no dispositivo. Portanto, existem inúmeras possibilidades que podem ser desbloqueadas com a extração de firmware.

Programador e Leitor de EEPROM CH341A

Este dispositivo é uma ferramenta barata para extrair firmwares de EEPROMs e também regravar com arquivos de firmware. Este tem sido uma escolha popular para trabalhar com chips BIOS de computador (que são apenas EEPROMs). Este dispositivo se conecta via USB e precisa de ferramentas mínimas para começar. Além disso, geralmente realiza a tarefa rapidamente, o que pode ser útil no acesso físico ao dispositivo também.

Conecte a memória EEPROM ao Programador CH341a e conecte o dispositivo ao computador. Caso o dispositivo não seja detectado, tente instalar drivers no computador. Além disso, certifique-se de que a EEPROM está conectada na orientação correta (geralmente, coloque o pino VCC na orientação reversa em relação ao conector USB) ou, caso contrário, o software não conseguirá detectar o chip. Consulte o diagrama se necessário:

Por fim, use softwares como flashrom, G-Flash (GUI), etc. para extrair o firmware. G-Flash é uma ferramenta GUI mínima, rápida e detecta a EEPROM automaticamente. Isso pode ser útil se o firmware precisar ser extraído rapidamente, sem muitas modificações na documentação.

Após extrair o firmware, a análise pode ser feita nos arquivos binários. Ferramentas como strings, hexdump, xxd, binwalk, etc. podem ser usadas para extrair muitas informações sobre o firmware, bem como sobre todo o sistema de arquivos.

Para extrair os conteúdos do firmware, o binwalk pode ser usado. O Binwalk analisa assinaturas hexadecimais e identifica os arquivos no arquivo binário e é capaz de extraí-los.

binwalk -e <filename>

O arquivo pode ser .bin ou .rom de acordo com as ferramentas e configurações utilizadas.

Bus Pirate + flashrom

Observe que, mesmo que o PINOUT do Pirate Bus indique pinos para MOSI e MISO para conectar ao SPI, alguns SPIs podem indicar pinos como DI e DO. MOSI -> DI, MISO -> DO

No Windows ou Linux, você pode usar o programa flashrom para despejar o conteúdo da memória flash executando algo como:

# In this command we are indicating:
# -VV Verbose
# -c <chip> The chip (if you know it better, if not, don'tindicate it and the program might be able to find it)
# -p <programmer> In this case how to contact th chip via the Bus Pirate
# -r <file> Image to save in the filesystem
flashrom -VV -c "W25Q64.V" -p buspirate_spi:dev=COM3 -r flash_content.img