O dwóch takich, co chcieli odblokować laptopa. Security PWNing Conference 2017

Transkrypt

1 O dwóch takich, co chcieli odblokować laptopa Security PWNing Conference 2017

2 whois Sergiusz Bazański Michał Kowalczyk W dzień DevOps, w nocy hardware hacker. Współzałożyciel Warszawskiego Hackerspace u. Freelancer, Ex-Google. Dragon Sector Invisible Things Lab Współautor Praktycznej Inżynierii Wstecznej IRC: freenode.net IRC: freenode.net

3 Toshiba Portégé R100 Intel Pentium M 1 GHz 256MB RAM

4 Mały problem...

5 Większy problem? Reset zworką? Nie ma żadnej. Wyciągnięcie baterii? Nic to nie daje. Szuranie kluczem po wszystkich kościach pamięci w nikłej nadziei na błąd checksumy? Punkty za styl. Niestety nie.

6 Aha!

7 Analiza BIOS-u

8 Jak zdobyć kod BIOS-u? Pamięć fizyczna? Nie z zablokowanym laptopem. Dump kości Flasha? Ech. Rozpakowanie aktualizacji? Spróbujmy!

9 Rozpakowanie aktualizacji

10 7-Zip

11 + 254 KB skompresowanych danych

12 Dekompresja Nieznany format Domyślny updater to 16-bit EXE Jest alternatywny, 32-bit!

13 Dekompresja BuIsFileCompressed BuGetFileSize BuDecodeFile

14 Dekompresja 50 linii C i mamy dekompresor!... BuIsFileCompressed(compressed, &is_compressed); if (is_compressed) { BuDecodeFile(compressed, fsize, decompressed); }...

15 Rezultat

16 Dump flasha BIOS-u

17 Gdzie szukać?

18 Identyfikowanie układów na szybko Model WLPPZ2137 ST 1308 Datecode RAM Flash uc / wszystko inne

19 Interfejsowanie In-circuit: układ pozostaje na oryginalnym PCB. Out-of-circuit (?): wylutowanie układu, wlutowanie do breakoutu.

20 Breakout board et al. Projekt w KiCAD (lub czymkolwiek innym). Wykonanie PCB metodą chałupniczą (termotransfer). Wylutowanie hot-airem, wlutowanie grotem.

21 Narzędzia ~200zł ~10zł ~300zł

22 Hackerspace 100zł/msc. + piwo

23

24 FPGA (Spartan 3E) Masa drutów Flash xd

25

26 Setup PC Serial (2 linie) FPGA Devboard A/A Mux (~30 linii) Flash Breakout Board Pobierz blok X X * 1024 Słowo X * Słowo X * k danych Słowo

27 Pomieszane linie adresu Problemy PC Serial (2 linie) FPGA Devboard A/A Mux (~30 linii) Flash Breakout Board Pobierz blok X X * 1024 Słowo X * Słowo X * Brak checksum 1k danych Słowo

28 FPGA? FPGA było niepotrzebne - użyte tylko dla ilości pinów. Względnie trudne do debugowania i rozwijania. Trzeba było użyć uc z większą ilością I/O albo multiplexera. Ale nauczyliśmy się czegoś po drodze, więc \_(ツ)_/.

29

30 Analiza kodu BIOS-u

31 Jak zacząć? Tryb procesora? Entry point? Mapa pamięci?

32 Start procesora A hardware reset sets each processor s registers to a known state and places the processor in real-address mode. Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer s Manual Volume 3

33

34 Start procesora Startujemy pod adresem CS:EIP = CS.Base + EIP = 0xFFFFFFF0 Real Mode adres fizyczny. A20 włączone. Tylko co tam jest?

35 Mapowanie pamięci Northbridge: Intel Odem MCH-M Brak informacji o tym rejonie sprawdźmy southbridge

36 Mapowanie pamięci Southbridge: Intel ICH4-M FWH = Firmware Hub = BIOS flash Nasz dump ma dokładnie 0x80000 bajtów!

37 Więcej mapowań...

38 Entry point FFFFFFF0: jmp far FC00:3FA0 000FFFA0: jmp far FC00:00A2 000FC0A2: 000FC0A3: 000FC0A4: 000FC0A6: cli cld mov al, 2 out 92h, al ; Włączenie A20...

39 RE BIOS-u: Inicjalizacja Brak stosu! (i w ogóle RAM-u) 16-bit Protected Mode + Unreal Mode Sumy kontrolne Inicjalizacja RAM-u Skopiowanie się do RAM-u

40 RE BIOS-u: Inicjalizacja 16-bit Protected Mode segmenty! Musimy sparsować GDT Dopiero po tym możemy analizować kod

41 RE BIOS-u: Sprawdzanie hasła

42 RE BIOS-u: Sprawdzanie hasła Wszystko trafia do jednej funkcji f(in_buf) out_buf Po długiej analizie: wszystko trafia na porty 62h i 66h

43 RE BIOS-u: Sprawdzanie hasła Manual southbridge a: Table 6-2. Fixed I/O Ranges Decoded by Intel ICH4

44 Microcontroller???

45 EC/KBC GPU Trident XP4 PSC CPU Intel Pentium M HDD Ethernet Northbridge Intel Odem MCH-M Southbridge Intel ICH4-M RAM Audio BIOS LPC Battery EC/KBC Renesas M306K9FC LRP Keyboard Touchpad

46 EC: Dump Skąd wziąć kod? Aktualizacje!

47 EC: Dump Brak aktualizacji do pobrania Changelog BIOS-u: też nic o EC Może podobny model? Portégé S100!

48 EC: Aktualizacje W środku 3 bloby z aktualizacjami (w różnych wersjach)

49 EC: Instalator aktualizacji Używa portów 62h i 66h Wysyła część 1. (~2,5KB) Wysyła część 2. (~100KB)

50 EC: Blob aktualizacji Dekodowane w środku EC - nie mamy kodu :( Spróbujmy jego analizy!

51 EC: Blob aktualizacji - analiza Wysoka entropia szyfrowanie lub kompresja Brak regularności w trigramach szyfrowanie Rozmiar zawsze podzielny przez 8 szyfrowanie Krótkie najdłuższe powtórzone podsłowo jeśli szyfrowanie, to nie ECB

52 EC: Blob aktualizacji - analiza Wygląda to na ślepy zaułek...

53 Sergiusz, wylutowałbyś mi jeszcze jedną rzecz?

54 EC..?

55 Jeden breakout później...

56 No to dumpujemy?

57 EC: Protokół SCLK RXD Programator TXD Busy M16C

58 EC: Protokół

59 EC: Protokół M16C Programator Flash Page X? Flash Page X

60 A jednak nie tak łatwo.

61 EC: Protokół M16C Programator ID Check (K0...K6) Status? Status (Unlocked/locked) Flash Page X? Flash Page X

62 Sidechannel

63 Możliwe ataki sidechannel Analiza zużycia prądu Analiza elektromagnetyczna Glitching (VCC, CLK,...)

64 Ale może najpierw...

65 Możliwe ataki side channel - prościej O tutaj.

66 EC: Podatność Analiza statystyczna czasu między wysłaniem ostatniego bajtu PINu a opadnięciem linii Busy.

67 EC: Podatność Pomiar czasu odpowiedzi Programator M16C ID Check - 00 FF FF FF FF FF FF ID Check - 01 FF FF FF FF FF FF Średni czas +3ms ID Check - 02 FF FF FF FF FF FF ID Check -.. FF FF FF FF FF FF ID Check - FE FF FF FF FF FF FF ID Check - FF FF FF FF FF FF FF Klucz:???????

68 EC: Podatność Pomiar czasu odpowiedzi Programator M16C ID Check - 00 FF FF FF FF FF FF ID Check - 01 FF FF FF FF FF FF Średni czas +3ms ID Check - 02 FF FF FF FF FF FF ID Check -.. FF FF FF FF FF FF ID Check - FE FF FF FF FF FF FF ID Check - FF FF FF FF FF FF FF Klucz: 02??????

69 EC: Podatność Pomiar czasu odpowiedzi Programator M16C ID Check FF FF FF FF FF ID Check FF FF FF FF FF ID Check FF FF FF FF FF ID Check FF FF FF FF FF Średni czas +3ms ID Check - 02 FE FF FF FF FF FF ID Check - 02 FF FF FF FF FF FF Klucz: 02 FE?????

70 EC: Podatność FPGA (ice40) (EC) M16C

71 EC: Podatność PoC GTFO

72 EC: RE Dane Kod (~700 funkcji) Kryptografia Bootloader

73 EC: RE Znacznie prostszy kod niż BIOS Brak stringów Szukamy komunikacji po LPC oraz tabeli BIOS-calli

74 EC: RE Znalezienie tabeli jest łatwe ~100 różnych wywołań Znamy numery, które nas interesują analiza handlerów Brzmi prosto?

75 EC: RE handlerów Ręczny context-switching Brak spójnej konwencji wywołań Brak podziału handlerów na funkcje Skoki w środki funkcji

76 Sprawdzenie hasła: BIOS out_buf = call_ec( func=0x24, in_buf=md5(input)[:8] + pwd_type ) out_buf[0] == 0 sukces

77 Sprawdzenie hasła: EC Spójrzmy na handler po stronie EC... 6 poziomów w głąb: BMGEU/C BSET JSR.W JSR.W p6_4, p6 pd6_4, pd6 set_p6_5 clear_p6_5 I/O na pinach 40 i 41

78 Sprawdzenie hasła: EC No ile można? :(

79 Sprawdzenie hasła: EC Tym razem to tylko EEPROM :) EC czyta jeden blok, deszyfruje i porównuje z otrzymanym MD5

80 Challenge/Response Szukamy uniwersalnego ataku Pora na analizę challenge/response!

81 Challenge: BIOS out_buf = call_ec( func=0x1a, in_buf=rdtsc() + MD5(pc_serial)[:8] ) challenge = bytes_to_string(out_buf)

82 Challenge: EC RDTSC PC_SERIAL_MD5 Entropy pool 7 random bytes Checksum DEC CHALL 1 CHALL 2 ENC

83 Response: BIOS out_buf = call_ec( func=0x1b, in_buf=string_to_bytes(user_input) ) out_buf[0] sukces/porażka

84 RESP 1 RESP 2 7 bytes == 0? CHALL 2 DEC ENC CHK Verify checksum DEC PC_SERIAL_MD5

85 EC: Szyfrowanie ENC? DEC?

86 EC: Szyfrowanie 64-bitowy szyfr blokowy INPUT (8B) KEY A (256B) ENC OUTPUT (8B) KEY B (128B)

87 Challenge/Response Wystarczy przepisać do Pythona i...

88 DEMO!

89 EC: System aktualizacji Rozszyfrujmy aktualizacje!

90 EC: System aktualizacji Podpis symetryczny? Możemy generować własne!

91 Ciekawe, jak to wygląda w nowych laptopach?

92 Po co zmieniać kod, który działa? :)

93 No i klucze w sumie też :)))

94 Impact Odblokowanie dowolnego (biznesowego) laptopa. Permanent rootkit w EC. Możliwość atakowania hosta z EC.

95 Rootkit w EC? DMA do hosta via LPC (ale nie na M16C). Keylogging & storage. USB-Rubber-Ducky-like (wstrzykiwanie klawiszy / myszy). Exploitowanie BIOS-u.

96 Oficjalne stanowisko Toshiby Toshiba is working on a temporary BIOS update that can be used to prevent the security issue that has been raised and expects to release this update on its website within the next 2 weeks. Toshiba plans to start the release of a permanent fix for some models from January, 2018 and will complete the releases of permanent fix for all applicable models by the end of March 2018.