Bus Pirate 5:硬件黑客的瑞士军刀

Bus Pirate瑞士军刀硬件安全
2024-08-20 21:42
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介绍

Bus Pirate 是一个开源硬件黑客平台,旨在与各种协议和硬件接口进行接口,作为硬件黑客的“瑞士军刀”。我总是随身携带一个,因为你永远不知道什么时候会发现自己试图黑掉一些电子设备,需要一些支持 JTAG 或其他协议的工具。Bus Pirate 最初发布于 2008 年,随后在 2009 年推出了 v3,然后在 2011 年推出了 v4。每次都有各种改进和附加功能。Bus Pirate 5 的开发已经进行了一段时间,最终于 2024 年推出。Bus Pirate 5 具有一些显著的特点,包括:

  • 硬件平台(和固件)已移植到 RP2040

  • 液晶屏幕,包括连接细节(包括电压)

  • 1 Gbit NAND 闪存芯片,可通过 SPI 总线访问,也可作为 USB 存储设备访问

  • 十八个可编程 LED 灯

  • 连接器配置的几种不同选项

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我的 Bus Pirate 5 刚刚到达不久。

Bus Pirate 是由 Dangerous Prototypes 的 Ian Lesnet 设计的。一定要收听最近在 Unnamed Reverse Engineering Podcast 上与 Ian 的播客采访 - 第 69 集 - 罐装奶酪和洋葱圈(他们解释了罐装奶酪和洋葱圈的参考,以及其他几个食物参考)。

我已经在各种小型项目和调试练习中使用了 Bus Pirate 5,并发现各种电缆套件非常有用。以下套件可用:

  • 探头电缆套件 - 探头钩对不同类型的应用非常方便,虽然我还没有使用过铣制的面包板适配器引脚,但它们确实很整洁(甚至在中间是方形的,而不是圆形的,所以它们不会从桌子上滚下来)。
  • 辅助电缆套件 - 我真的很喜欢颜色编码的压接外壳,特别是当您连接到狭窄空间中的引脚时。
  • SPI Flash 适配器 - 遗憾的是,当我下原始订单时没有订购这个,现在正在等待它的到货。
  • KF141 快速连接适配器带丝印 - 有时您需要快速连接和断开电线,这个适配器具有弹簧保持夹和清晰标记的连接点。

访问和更新固件

要访问 Bus Pirate,我喜欢使用“tio”(适用于 Linux/MacOS/Windows),访问如下:

$ tio /dev/ttyACM0 -b 115200

[12:10:06.750] tio v3.3 [12:10:06.750] 按下 ctrl-t q 退出 [12:10:06.751] 连接到 /dev/ttyACM0

VT100 兼容的彩色模式?(Y / n)> Y

Bus Pirate 会询问您是否要启用彩色模式,这很方便,因为终端中的颜色与电缆连接上的颜色相对应。使用“i”命令获取正在运行的固件版本:

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接下来,您可以从 Bus Pirate 论坛下载最新版本的固件。固件发布是定期进行的,因此在开始与硬件进行接口操作之前最好先检查一下。使用“$”命令将 Bus Pirate 置于引导加载程序模式:

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接下来,将固件复制到出现的驱动器上,并等待设备重新启动。然后再次运行“i”命令,并验证升级是否成功:

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基本任务:UART

虽然有几种不同的选项可以与 UART 进行接口,但我喜欢 Bus Pirate 5,因为圆形的热缩连接器非常通用,可以连接到不同类型的引脚排针(甚至是间距较小的引脚排针),LCD 显示屏使得轻松监控电压(是的,您也可以使用万用表,但使用同一设备实时监控并始终显示电压也很方便)。我将 GND、TX 和 RX 连接到了树莓派。

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注意:阅读连接到的板子的文档,以便提供正确的电压。在树莓派 3 型 B 型上,您通过 USB 供电,而不是通过引脚连接上的电源连接,否则可能会释放“魔法烟”。

接下来,我进入了 UART 模式,设置了正确的设置,启用了电源,并触发了 UART 桥接,以查看树莓派的引导消息(并获取串行控制台):

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您需要进行一些额外的设置来复制此设置,具体取决于您使用的树莓派型号和选择安装的操作系统。这篇名为“在树莓派上启用 UART:逐步指南”的文章是一个很好的起点。我也使用了类似的设置来访问树莓派 5 调试端口上的 UART 功能。为此,我购买了一套售价 12.00 美元的树莓派调试探针套件,其中包含了用于 UART 和 SWD(串行线调试)的硬件(RP2040)以及适当的电缆和连接器。您可以使用上述套件中附带的电缆,通过杜邦线和连接器将总线海盗连接到树莓派 5 调试端口(注意:您可能还想再购买一些这些电缆,以便与 3 针调试端口进行接口连接和备用)。

读取 SPI 闪存

我可以访问一些使用 Winbond SPI 闪存芯片的旧退役 PC,这些芯片通过 DIP(双列直插封装)连接,易于取下进行测试。使用专为此任务设计的 SPI 闪存读写器是最佳选择(例如来自 Dediprog 的这款产品,尽管价格要高得多)。然而,我想测试使用 Bus Pirate 读取 SPI 闪存芯片,我的 Bus Pirate SPI 闪存读取套件尚未到货,因此我使用了一个变通方法:

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再次强调,这并不是推荐的方法,但我可以证明它确实有效(但请温柔!请参阅下面的披露部分)。我有几颗 Winbond W25Q64 芯片要读取,这是一种标准的 SPI 闪存芯片,文档齐全。我将 Bus Pirate 设置为读取这个特定芯片,在仔细连接引脚到正确引脚后,确保只有需要电压的引脚接收到正确的电压,否则你会让“魔法烟”出现:

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接下来,我在 VCC 连接上启用了电压和上拉电阻,以将电源发送到正确的位置:

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接下来,我使用“flash”命令读取了 SPI 闪存芯片的内容:

SPI> flash read -f spidump.bin

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并成功地将内容读入上述指定的文件中:

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文件然后存储在内部闪存中

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断开与 Bus Pirate 串行控制台的连接应该允许您的操作系统读取 Bus Pirate 上的内部存储器以传输文件(尽管这个功能存在一些已知的错误)。然后,我使用 UEFITool 验证了我得到了一个 UEFI 转储文件:

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总线海盗技巧

  • 文件系统访问可能有点“奇怪”。当您连接到 USB UART 时,可以通过终端界面访问内部存储。如果您断开连接,内部存储应该显示为连接到计算机的驱动器。我不得不将总线海盗从 USB 断开,然后重新连接到计算机,以便复制 SPI 闪存转储。
  • 有一次,无论是通过 USB UART 还是我的电脑,都无法读取内部存储。我不得不重置设备并重新刷写固件。
  • 如果您按住背面的按钮,然后通过 USB 插入它,它将进入引导加载程序模式,并允许您重新刷新固件(我曾经这样做过)。
  • 务必查看文档,以确保正确连接和适当电压,对于 SPI 闪存,请查看 SPI 协议命令和演示 W25Q64 SPI 闪存板。

结论

Bus Pirate 5 是一个方便携带的设备(以及各种电缆和连接器),可用于与各种平台和连接器进行接口。用户应该勤于检查最新的固件更新,因为开发非常活跃,通常每周发布新的固件。尽管存在一些小问题,但 Bus Pirate 5 对许多不同的硬件黑客项目和调试固件/硬件问题非常有用。

披露

很遗憾,在撰写这篇博客文章时,芯片受到了损害。我正在处理的 SPI 闪存芯片上的引脚非常脆弱。再次建议您使用上述硬件套件,而不是直接将桶连接器连接到 SPI 闪存芯片!

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