>
Ноябрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Окт    
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930  

Взлом умной розетки TP-LINK HS110 WI-FI

Желание управлять всем вокруг с телефона вполне понятно для любого, кто хоть как-то связан с IT. Именно поэтому пару лет назад в наших домах стали появляться умные чайники, лампочки и прочие «кофеварки на Linux». Но увеличение количества таких умных устройств ведет к дополнительной возможности проникнуть в вашу сеть. Сегодня мы расскажем про взлом умной розетки TP-LINK HS110 WI-FI.

Картинки по запросу TP-Link HS110 Wi-Fi hacking

HS110 Wi-Fi — это Wi-Fi-розетка с мониторингом энергопотребления от TP-Link. Устройство подключается к обычной розетке и после настройки предоставляет:

  • удаленный доступ для управления подключенными устройствами со смартфона с помощью мобильного приложения Kasa;
  • подачу и отключение электричества по расписанию для управления подключенными приборами;
  • мониторинг энергопотребления для просмотра статистики энергопотребления в реальном времени.

Разумеется, HS110 Wi-Fi — это далеко не первое устройство подобного класса, так что долго останавливаться на его функциональности нет смысла. Исследователи Любомир Штрётман (Lubomir Stroetmann) и Тобиас Эссер (Tobias Esser) провели анализ разреверсенной прошивки розетки и ее Android-приложения Kasa, сетевого трафика между приложением и устройством, а также фаззинг его проприетарного протокола. На момент написания статьи об исправлениях ошибок ничего известно не было, а поскольку устройство достаточно типовое, этот подход может успешно применяться для исследования и других девайсов подобного класса.

НАСТРОЙКА УСТРОЙСТВА

Умная розетка имеет только две физические кнопки — переключатель «Вкл./ выкл.» и кнопку перезагрузки, которая сбрасывает настройки устройства, если ее держать нажатой более пяти секунд. После включения ненастроенное устройство с заводскими настройками запускает незащищенную точку доступа с именем вида TP-LINK_Smart Plug_XXXX, где XXXX — четыре шестнадцатеричных числа. После быстрого поиска в WiGLE было найдено несколько умных розеток TP-Link с настройками по умолчанию:

Список умных розеток TP-Link с настройками по умолчанию из WiGLE

А это, в свою очередь, означало, что рано или поздно подобные устройства попадут под прицелы исследователей ИБ — это лишь вопрос времени. Сегодня мы рассмотрим уязвимости в одном из таких устройств — умной Wi-Fi-розетке TP-Link HS110 Wi-Fi.

Приложение от TP-Link для управления такими устройствами — Kasa подключает смартфон к созданной точке доступа, отправляя широковещательные UDP-пакеты 255.255.255.255 для поиска IP-адреса устройства и последующей установки имени SSID и пароля, которые пользователь ввел в приложении. Затем умная розетка выключает точку доступа и соединяется с указанной Wi-Fi-сетью как клиент.

Авторы провели KARMA-атаку, используя MANA Toolkit от SensePost, принудительно деаутентифицировав умную розетку и попытавшись соединиться небезопасной поддельной точкой доступа с тем же именем. Увы, атака не увенчалась успехом, хотя таким образом можно вызывать временный отказ от обслуживания устройства.

Кстати, не только умные розетки подключаются подобным способом, но и другие устройства. Например, популярный (и неоправданно дорогой) комбайн LIFX настраивается посхожемуалгоритму.

ИССЛЕДУЕМ ПРОШИВКУ TP-LINK HS110

Следующим шагом авторы скачали официальную прошивку для устройства HS110(US)_V1_151016.zip и натравили на него binwalk для анализа содержимого.

Как видишь, прошивка содержит обычную Linux-систему, состоящую из трех частей:

• U-Boot Bootloader 1.1.4 (Oct 16 2015 — 11:22:22);
• Linux Kernel 2.6.31 — LSDK-9.2.0_U11.14 ([email protected]);
• Squashfs filesystem.

В файловой системе авторы нашли следующие интересные файлы:
1. /bin/busybox v1.01 (2015.10.16 — 03:17+0000).
2. /etc/newroot2048.crt — этот сертификат используется для проверки облачного сервера. Файл содержит корневой сертификат VeriSign Class 3 Public Primary Certification Authority — G5. Это означает, что при установлении TLS-соединения в облако проверяется, подписан ли предоставленный сервером сертификат с помощью Symantec VeriSign CA for Extended Validation (EV) certificates (CA pinning). Атакующий может купить себе собственный EV-сертификат и использовать его для своего сервера, чтобы он «выглядел» как облако.

3. /etc/shadow — после дешифрования оказалось, что пароль media root:7KBNXuMnKTx6g:15502:0:99999:7:::

4. /usr/bin/shd — основное серверное приложение.
5. /usr/bin/shdTester — клиент для калибровки экрана энергии.
6. /usr/bin/calDump — дамп данных калибровки из /dev/caldata.

Вся проприетарная серверная логика находится в исполняемом файле shd (Smart Home Daemon), который является MIPS32 R2 Big Endian:

Также в нем содержится OpenSSL 1.0.1j 15 Oct 2014 для установки TLS-соединения с облачным сервером.

BUSYBOX

Предоставляемая версия BusyBox из прошивки подвержена уязвимости CVE2011-2716, инъекции команд в компоненте udhcpc (DHCP-клиенте). Она позволяет внедрять команды в одну из следующих DHCP-опций:
• (12) Hostname;
• (15) Domainname;
• (40) NIS Domain;
• (66) TFTP Server Name.

Проанализировав исполняемый файл, авторы нашли, что shd создает shellскрипт /tmp/udhcpc.script:

а затем выполняется udhcpc:

К сожалению, здесь hostname захардкожена, а другие опции не используются. Так что уязвимость неэксплуатируема.

СКАНИРОВАНИЕ ПОРТОВ

Запустив Nmap после сканирования всех TCP и UDP, получили следующее:
• 80/tcp — HTTP;
• 9999/tcp — TP-Link Smart Home Protocol;
• 1040/udp — TP-Link Device Debug Protocol (TDDP).

Веб-сервер на 80-м порту отвечает бессмысленными троеточиями, вне зависимости от запроса:

Внутри shd этот ответ HTTP-сервера зовется fake_httpd и всегда возвращает захардкоженный ответ.

TCP-порт 9999 используется для управления умной розеткой в локальной сети с помощью приложения Kasa и описан в TP-Link Smart Home Protocol, а UDPпорт 1040 — в TP-Link Device Debug Protocol.

ИССЛЕДУЕМ TP-LINK SMART HOME PROTOCOL

Прослушав локальный Wi-Fi-трафик, авторы увидели, что мобильное приложение общается с HS110 через порт 999, используя данные, похожие на зашифрованные. После декомпиляции Android-приложения они нашли функцию шифрования:

Функция шифрования в мобильном приложении Kasa от TP-Link

Мы видим, что инициализирующий ключ (вектор) — это захардкоженное значение -85 (= 171). Первый байт открытого текста ксорится (XOR) с этим ключом. Затем ключ ставится в незашифрованный байт. В ходе очередной итерации следующий байт открытого текста ксорится с предыдущим байтом открытого текста. Дешифровка работает по тому же принципу.

Этот алгоритм известен как autokey cipher. Несмотря на то что его статические свойства лучше, чем в стандартном XOR-шифровании с помощью повторяющегося ключа, он все равно может быть легко взломан известными атаками.

Теперь, когда мы знаем алгоритм и ключ, мы можем сделать Wireshark-диссектор на Lua, который автоматически дешифрует TP-Link Smart Home пакеты на 9999-й порт. Сам протокол устройства использует JSON, так что можно добавить и диссектор для него. В итоге мы можем читать данные между Kasa-приложением и умной розеткой в Wi-Fi-сети.

Реализованный Wireshark-диссектор для протокола TP-Link Smart Home

Команды для умной розетки сгруппированы в следующие категории:
• system;
• netif (WLAN interface commands);
• cnCloud (соединение с облаком);
• time;
• emeter (измерение энергии);
• schedule (расписание вкл./выкл.);
• count_down (таймер вкл./выкл.);
• anti_theft (рандомное расписание вкл./выкл.).

АНАЛИЗ КОМАНД ПРОТОКОЛА TP-LINK SMART HOME

Авторы опубликовали полный список (txt) JSON-команд и Python-клиент для их отправки.

Системные команды:

Получить информацию о системе:

Через написанный Python-клиент это будет так:

Или можно отправлять свои JSON-команды:

Результат выполнения команды get_sysinfo в TP-Link HS110 Wi-Fi

Чтобы включить или выключить, используется команда set_relay_state со значением 1 и 0 соответственно:

Перезагрузка через определенное время:

Сброс настроек до заводских и превращение в точку доступа:

А если вспомнить, что у устройства нет аутентификации в сети, то получается, что любой пользователь Wi-Fi-сети может выполнить все указанные команды. Напомню про ссылку выше, по ней полный список команд ;-).

Из интересного стоит еще отметить команду установки прошивки. Загружается она с произвольного URL-адреса:

Состояние загрузки можно получить через команду get_download_state:

А для установки используется flash_firmware:

Просто так установить модифицированный образ не получится, поскольку он должен быть подписан одним из четырех захардкоженных RSA-ключей:

Захардкоженные RSA-ключи для прошивки TP-Link HS110 Wi-Fi

Wi-Fi-команды

Умную розетку можно еще использовать для сканирования ближайших точек доступа:

Эта команда вернет полный список.
Подключиться к нужной точке доступа с необходимыми параметрами:

Напомню, что все JSON-команды можно выполнять вне зависимости от состояния устройства. То есть в обычное время подключение к нужной сети требуется только для несконфигурированного состояния — когда умная розетка в режиме точки доступа.

Облачные команды

Умная розетка постоянно пытается соединиться с сервером TP-Link по адресу devs.tplinkcloud.com:50443, используя TLS. Это поведение сохраняется, даже если в Kasa установлена настройка работать только локально. Но мы можем изменить адрес сервера на нужный нам следующей командой:

Только не забудь, что там должен быть действительный сертификат от Symantec EV Root CA.

Далее можно зарегистрировать устройство в облаке:

И отвязать:

С помощью этих команд атакующий может отвязать устройство и изменить владельца. Еще он может перехватить регистрационные данные, отправляемые Kasa-приложением.

Ищем устройства TP-Link через Device Debug Protocol:

TP-Link Device Debug Protocol — запатентованный в Китае протокол TP-Link, в котором описывается, как устроены TDDP-пакеты. Этот протокол используется для пинга и поиска устройств TP-Link в сети посредством широковещательных сообщений, чтения и установки опций и выполнения специальных команд. Целостность TDDP поддерживается с помощью MD5, встроенного в заголовок каждого пакета:

структура TDDP пакета

Полезная нагрузка пакета также шифруется с помощью DES. Это означает, что любые читаемые или записанные настройки будут зашифрованы. DESключ устанавливается как половина (16 шестнадцатеричных чисел, или 8 байт) MD5-хеша от конкатенации имени пользователя и пароля устройства:

Так как HS110 не поддерживает какую-либо аутентификацию, то имя пользователя и пароль были захардкожены в shd-файл:

Захардкоженные имя пользователя и пароль устройства для создания DES-ключа

Для остальных устройств TP-Link можно проверить эти же данные или провести брутфорс-атаку по логину. С помощью одного UDP-пакета авторы смогли получить некоторую информацию об устройстве. Для воспроизведения нескольких интересных случаев было написано несколько скриптов («тестовая» строка, deviceID и hardwareID):

Пример TDDP запроса

ТЕСТОВЫЙ РЕЖИМ

После дальнейшего анализа авторы нашли скрытый тестовый режим. Его видно в параметрах командной строки shd-файла:

Параметры запуска shd

Этот параметр запускает функцию wlan_start_art, которая, в свою очередь, запускает Atheros Radio Test (ART) для тестирования производительности Wi-Fi-адаптеров Atheros.

Функция wlan_start_art выполняет следующие команды:

Этот кусок отладочного кода уже всплывал ранее в уязвимости роутеров TP-Link в 2013 году, которую можно было стриггерить с помощью скрытого адреса на web-сервере TP-Link http/tftp backdoor.

Эти команды соединяются с FTP-сервером, скачивают файл nart.out, делают его исполняемым и запускают. Для успешной эксплуатации достаточно сделать shell-скрипт с таким именем и расположить по нужному адресу. Достаточно даже будет запустить демон telnetd:

Кстати, запуск этого режима возможно сделать удаленно. Для этого есть JSON-команда set_test_mode:

В память устройства будет установлен специальный флаг, который проверяется в процессе загрузки. Поэтому нужно перезагрузить устройство:

После этого устройство попытается соединиться с сетью hs_test и паролем 12345670.

Данные для «тестовой» сети

Для установки точки доступа hs_ test авторы использовали hostapd со следующим конфигурационным файлом hostapd.conf:

Увы, но здесь разработчики подсуетились. Поведение в тестовом режиме не отличается от стандартного. Хотя в коде и есть обращение к wlan_start_art, но загрузки и исполнения скрипта не происходит. Возможно, эти строки были закомментированы.

ВЫВОДЫ

Как видишь по этому небольшому райтапу, безопасность умных устройств пока еще находится в зачаточном состоянии. Никаких сложных техник защиты в массовых клиентских устройствах не применяется, да и простая аутентификация используется далеко не всегда. Конечно, со временем эта область прогрессирует, как это было с вебом, но пока у независимых исследователей есть отличная возможность прокачать скиллы на несложных кейсах, а заодно сделать мир вокруг себя чуточку безопаснее.

В рамках этого исследования был написан плагин для Wireshark (под проприетарный протокол) и несколько Python-скриптов для проведения атаки. Все это авторы опубликовали в своем GitHub-репозитории.
Самих же авторов, можно найти здесь.

[Всего голосов: 10    Средний: 3.8/5]
Share Button

Вам может быть интересно также:

Last updated by at .

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title="" rel=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code class="" title="" data-url=""> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong> <pre class="" title="" data-url=""> <span class="" title="" data-url="">