使用Arduino UNO制作BadUSB - 边窗

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2014年Black Hat会议上,由Jakob Lell和Karsten Nohl展示,通过USB接口让USB设备能够成为攻击设备攻击具有USB端口的电脑。

BadUSB原理

BadUSB攻击主要是利用HID(Human Interface Device)的交互性,将攻击载荷植入到HID中,从而通过键盘鼠标控制设备,而键盘能够实现鼠标所有的操作,因此BadUSB主要是利用虚拟键盘进行攻击。由于是作为虚拟键盘,攻击载荷存放在USB设备的固件区域,因此杀毒软件无法扫描到BadUSB攻击。

BadUSB利用了USB设计上的漏洞,处于对USB设备的兼容性及免驱的要求,USB设计上没有要求对应的设备特征,而是拥有多种USB设备的特征,这样通过重写固件,可以将USB设备伪装为USB键盘,从而通过键盘输入固件中的指令。

从攻击原理看,只要能够作为键盘的HID设备都可以实现BadUSB效果,比如Teensy、Arduino UNO/Leonardo、树莓派。

BadUSB防御

使用Arduino UNO做BadUSB

ATmega16U2芯片是Arduino开发板中作为电脑USB接口和主处理器串口的桥梁,之前版本中的UNO板中使用的是ATmega8U2芯片。ATmega16U2芯片运行的固件可以通过特殊的USB协议(即DFU,设备固件升级)来升级。

Arduino UNO默认使用最新版本的ATmega16U2固件,检查固件是否需要升级可以检查设备管理器中Arduino串口的驱动信息。

根据上文BadUSB原理,要将Arduino UNO作为BadUSB的设备,需要将其改造为能够被电脑识别为HID设备,因此刷ATmega16U2固件为键盘固件程序(文末有UNO和Keyboard固件程序下载)。刷芯片固件需要将Arduino UNO设置到DFU模式下,并使用Flip工具。

设置Arduino UNO处于DFU模式,首先使用USB线连接Arduino与电脑,让Arduino中的重置针脚短路,实现重置8u2或16u2芯片。如果重置成功,在Arduino IDE中将不会出现串口信息。

要基于Arduino UNO制作BadUSB,首先需要在UNO默认固件(Arduino-usbserial-uno.hex)下编写、编译和上传代码,由于BadUSB的攻击基于模拟键盘输入,因此代码中需要使用HIDKeyboard库(https://github.com/SFE-Chris/UNO-HIDKeyboard-Library),Arduino官方的Keyboard库无法在默认固件下编译和上传,会报error: 'Keyboard' not found. Does your sketch include the line '#include ',且不同于Arduino Leonardo,一旦将固件刷为HID,将无法上传代码。

示例代码如下,该代码将通过run命令在浏览器中访问本站:

#include <HIDKeyboard.h>

HIDKeyboard keyboard;

void setup() {
  keyboard.begin();
  delay(200);
}

void loop() {
  delay(200);
  keyboard.pressSpecialKey(GUI);
  keyboard.releaseKey();
  delay(200);
  
  keyboard.println("run");
  keyboard.pressSpecialKey(ENTER);
  keyboard.releaseKey();
  delay(1000);
  
  keyboard.println("https://peirs.net");
  keyboard.pressSpecialKey(ENTER);
  keyboard.releaseKey();
  delay(10);
  
  while(1);
}

代码上传后,将Arduino UNO至于DFU模式,使用Arduino-keyboard-0.3.hex固件程序刷新固件,从而将Arduino UNO伪装为键盘。将Arduino设备置于DFU模式后,运行Flip,选择目标设备是ATmega16U2,再选择通讯媒介是USB,USB协议传输打开后,左侧的Operation勾选框变为可选,最后通过Load HEX File,选择Arduino-keyboard-0.3.hex固件程序,点击Run刷入固件程序。

固件写入成功后,重新插入Arduino的USB连接线,即可看到Arduino UNO作为键盘被电脑识别,之前写入的代码也会运行。

操作Flip的过程中,若出现AtLibUsbDfu.dll not found的错误,则可以在设备管理器中,更新未知设备(unknown device)的驱动,选择驱动是Flip安装路径下的USB目录,完成后,在设备管理器中可见ATmega16U2的设备。

如果需要重新编辑代码,则需要重新设置Arduino的DFU模式,刷Arduino-usbserial-uno固件,刷新固件后,需要重新插入USB线,让电脑识别Arduino UNO串口,再编写、编译、上传代码。

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