路由器无限重启救砖之旅

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前言

挖掘路由器漏洞时,发现了一个命令执行漏洞,正好有重启设备的需求,手残通过漏洞点传递 reboot 命令重启,于是设备变砖了。

分析变砖原因,发现传递的参数会保存 NVRAM 中,开机的时候会读取并执行,于是造成了设备的拒绝服务。手头这个设备也是好不容易淘来的,这可怎么是好。开始救砖吧!

 

尝试一——恢复记忆

由于 reboot 命令存储到了路由器的 NVRAM 配置中,将路由器恢复出厂设置还原 NVRAM 中的值理论上可行。正好路由器上有 reset 按键,“摁”住它一段时间,测试了好几次没反应。这种方法就不回来。猜测是负责恢复出厂设置程序在设备自动重启之间没有启动。

 

尝试二——争分夺秒

软的不行来硬的,直接拆。拆了发现预留有串口。通过串口进入系统 shell,与自动重启争分夺秒。希望web服务启动能有点延时,在重启之前,删除 reboot。

 nvram set name=""

输入了用户名密码,还没进入shell 就重启了。这个方法也不行,时间来不及。

 

尝试三——紧急救援

进入单用户模式,修改启动参数进入单用户模式,U-Boot 没有 saveenv 命令,使用 setenv 修改启动参数后无法保存。这种方法也受阻了,如果能进入单用户模式,可以恢复参数进行救砖。

 

尝试四——内存修改

首先提取出固件定位到问题所在,然后修改好固件后,最后在 U-Boot 中直接刷写。

1. 提取固件

读取内存:Flash 在内存的地址使用命令 bdinfo 查看,。

ath> bdinfo
boot_params = 0x87F77FB0
memstart    = 0x80000000
memsize     = 0x08000000
flashstart  = 0x9F000000
flashsize   = 0x01000000
flashoffset = 0x0002BD20
ethaddr     = 00:AA:BB:CC:DD:EE
ip_addr     = 10.10.10.123
baudrate    = 115200 bps

Flash 的起始地址为 0x9F000000,大小为 0x01000000(16M)。16M = 16777216 Bit,16777216/32 = 524288=0x80000。启动xshell 的日志记录功能。等待两个小时左右,完成读取。

ath> md 0x9F000000 80000
9f000000: 100000ff 00000000 100000fd 00000000    ................
9f000010: 10000175 00000000 10000173 00000000    ...u.......s....
9f000020: 10000171 00000000 1000016f 00000000    ...q.......o....
9f000030: 1000016d 00000000 1000016b 00000000    ...m.......k....
9f000040: 10000169 00000000 10000167 00000000    ...i.......g....

然后把日志中的内容转化为二进制。

import re

pre_index = 0
index = 0
#检查日志中的内容是否完整
with open(r"md_flash.log".encode(),encoding="utf-8") as log:
    for line in log.readlines():
        index = int(line.split(":")[0],16)
        if pre_index == 0:
            pre_index = index
            continue
        if index - pre_index != 0x10:
            print(hex(pre_index)," to ",hex(index),"data absence")
            break
        else:
            pre_index = index

with open(r"md_flash.log".encode(),encoding="utf-8") as log:
    data = log.read()

#末尾加一个换行符,方便正常统一处理
data = data+"\n"

# 去掉字符
data = re.sub(r"\s\s\s\s.*\n","",data)
# 去掉地址
data = re.sub(r"[0-9a-zA-Z]{8,8}:\s","",data)
# 去掉空格
data = re.sub(r"\s","",data)

with open("flash.bin","bw") as f:
    f.write(bytes.fromhex(data))

2. 分析固件

binwalk 分析对固件的分析结果。

现在手里有串口,当然得参考串口日志信息。根据串口打印的 Flash 中配置分区的信息。

[    9.465000] Creating 9 MTD partitions on "spi0.0":
[    9.519000] 0x000000fe0000-0x000000ff0000 : "Config"

使用 dd 拆分出各模块,下面是可能与 NVRAM 有关的模块。

root@kali#dd if=flash.bin of=config.bin bs=1 count=65535 skip=16646144
65535+0 records in
65535+0 records out
65535 bytes (66 kB, 64 KiB) copied, 1.46555 s, 44.7 kB/s

binwalk 分析出 config 中的内容是经过 gzip压缩的。

binwalk 提取出配置文件,里面是明文存储着的配置数据。

找到了罪魁祸首。

修改好之后,进行压缩。

root@kali:~# gzip C  -9 -c > config_m.bin

最后加上加上分区头,就重构了配置分区,接下来就要想办法写入到 Flash 中。

3. 修改 Flash

搞 IOT 安全的并不是都熟悉嵌入式开发,搞嵌入式开发的不一定理解我们的需求,问了搞嵌入式的朋友他会不会。我是第一次通过 U-Boot 刷写固件,由于缺乏基础知识走了不少弯路,写这篇文章的目的也是帮助有同样需求的人少走弯路。U-Boot 固件刷写不能直接写入到 Flash 中,需要按照下图的流程操作。

首先尝试用 FTP、loady、loads 上传文件,实际使用时选择一种即可。最后重新刷写配置分区,救活路由器。

1.1) 使用 FTP 上传固件

printenv 命令查看环境变量可知预设服务器的地址为10.10.10.3。

找一根网线连接路由器和电脑,然后给电脑设置静态 IP 地址 10.10.10.3,掩码 255.255.255.0。然后,测试一下连通性。在路由器串口中 ping 电脑。

host 10.10.10.3 存活说明连接成功。另外,还准备一个 TFTP 服务器,刚开始用的 FileZilla,不行发现还需要 DHCP 服务器,有找个dhcpsrv ,最后发现还是 TFTPD比较好用。打开就能用,配置也很简单,FTP 设置一下路径,DHCP 需要设置IP等,如下图。

参考环境变量中的la,如果环境变量中没有可以参考的,那就需要在内存中寻找一块足够大的空白区域。

la=tftp 0x80060000 data.bin&&erase 0x9fff0000 +$filesize&&protect off all&&cp.b $fileaddr 0x9fff0000 $filesize

将固件加载到地址 0x80060000。

1.2) 使用 loady 上传固件

命令格式为 loady address,然后使用 YMODEM 发送修改后的文件。

1.3) 使用 loads 上传固件

首先将二进制文件转为S-Record文件。

​ 使用默认配置,导出即可。

S-Record文件中的数据都是以ASCII码的格式存储,正好使用 Xshell ASCII 字符传输修改后的文件。命令格式为 loads address

选择文件,等待片刻写入完成。

2) 刷写配置分区

刷血配置分区,加载到内存的数据拷贝到 Flash 中。

  1. 擦除 Config 分区
  2. 关闭 flash 保护
  3. 从Momory 中复制到 Flash 中。
  4. 查看写入的数据

4. 重启

输入 reset 重启,路由器正常运行,救砖成功。

 

尝试五——物理伤害

除了U-Boot 刷写还可以直接物理操作,使用 FT232H 连接 SOP8 封装的 SPI Flash,用 Flashrom 刷入固件。

压缩修改后的配置文件。

root@kali:~# gzip C  -9 -c > config_m.bin

截取分区头。

root@kali:~# dd if=../config.bin of=header.bin bs=1 count=12
12+0 records in
12+0 records out
12 bytes copied, 0.000132176 s, 90.8 kB/s

计算需要填充的0xFF的大小,然后使用 dd 创建填充块。

root@kali:~# ls -l config_m.bin 
-rw-r--r-- 1 root root 34289 Jan 31 23:08 config_m.bin
root@kali:~# ls -l config.bin 
-rwxrw-rw- 1 root root 65535 Jan 27 03:15 config.bin
root@kali:~# python3 -c "print(65535-12-34289)"
31246
root@kali:~# dd if=/dev/zero bs=1 count=31234 | tr "\000" "\377" >ff.bin
31234+0 records in
31234+0 records out
31234 bytes (31 kB, 31 KiB) copied, 0.0801646 s, 390 kB/s

最后,将所有的分区拼接起来形成完整的固件。

root@kali:~# cat header.bin config_m.bin ff.bin  > config_new.bin
root@kali:~# ls -l config_new.bin 
-rw-r--r-- 1 root root 65535 Jan 31 23:24 config_new.bin

以上操作完成了固件的重打包,然后就可以使用 Flashrom 写入新固件。

SOP 夹子夹不稳,只能手扶着。

写入时间还是比较长,手有点受不了,可能导致接触不良,写入失败。

然后,就使用芯片测试夹连接,这样稳一下。

此时写入成功,但是验证失败。

先不管上电,并双手合十,登录界面维持住了,Web 管理端也能访问了,救砖成功。

 

其他方法

除以上 5 种方法,还有更简单粗暴的方法,但需要一个正常的设备,或之前备份过的正常且完整 Flash。操作比较简单直接读取正常设备的 Flash 并写入变砖的设备中即可。

 

总结

救砖,首先需要分析搬砖的原因,然后对症下药。我这次是配置参数引起的,所以我首先想到的是恢复出厂设置,但恢复出厂模式需要长按数秒,此时设备已经重启,这种方法就不行了;然后想到进入 shell 快速还原配置参数修复,结果是还没进入shell,设备就重启了;设备重启是 Web 服务启动时触发,只要不启动 Web 服务设备就不会重启,于是就尝试了一下进入单用户模式,然而 U-Boot中修改后的启动参数却无法保存; 从系统层的修复已经无计可施只能从底层出发,于是对固件进行提取分析,找到问题点修复后重新刷写,刷写尝试了不同的方法,一是通过U-Boot刷写,另外就是直接操作 Flash。

此次救砖还是花了不少时间的,通过实践了解了 NVRAM 的物理存储方式,还尝试了 U-Boot 中多种固件刷写方法。

 

参考

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