HackRF入门

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SDR入门笔记

无线电基础

历史

  • 1837年，摩斯发明了电报，创造了摩斯密码（Morse code），开始了通信的新纪元。
  • 1865年，英国的麦克斯韦总结了前人的科学成果，提出电磁波学说。
  • 1876年，贝尔发明了电话，能够直接将语言信号变为电能沿导线传送。
  • 1887年，德国科学家赫兹（Hertz）用一个振荡偶子产生了电磁波，在历史上第一次直接验证了电磁波的存在。
  • 1897年，意大利科学家马可尼（Marconi）在赫兹实验的基础上，实现了远距离无线电信号的传送，这个距离在当时不过一百码，但一年后他就实现了船只与海岸的通信。
  • 1901年12月12日，马可尼做了跨越大西洋传送无线电信号的表演。这一次他把信号从英国的Cornwall发送到加拿大的Newfoundland。 马可尼因此获得1909年度诺贝尔奖。与他分享这一年度诺贝尔奖的是布劳恩（Braun），因为布氏发现金属硫化物具有单向导电性，这一成果可用于无线电接收装置。
  • 1904年，英国科学家弗莱明（Fleming）获得了一项专利，在专利说明书中描述了一个高频交变电流整流用的两极真空管，标志着进入无线电电子学时代。
  • 1906年，美国科学家弗雷斯特（Forest）发明了真空三极管，是电子技术发展史上第一个重要里程碑。同年，美国科学家费森登（Fessenden）在Massachusetts领导了第一次广播。
  • 1912年，英国科学家埃克尔斯（Eccles）提出了无线电波通过电离层传播的理论，这一理论使得一群业余爱好者在1921年实现了短波试验性广播； 同年，美国的费森登（Fessenden）和阿姆斯特朗（Armstrong）改进了接收机的工作方式，发明了外差式接受系统，这种形式仍是目前许多无线电接收机的主要工作方式。

无线电与电磁波

频率在数百千赫兹到数百兆赫兹之间的电磁波叫做无线电波，它包括短波、中波、长波、微波，无线电波也仅仅是电磁波的一部分，但电磁波不仅仅只有无线电波，仅仅只有频率相对较低的一部分电磁波才叫无线电波。

日常生活中的无线电

收音机（无线广播）

遥控器

路由器

蓝牙

卫星天线

对讲机

GPS

无人机

各种物联网，智能家电，等等

软件无线电（SDR）

软件无线电，即Software Defined Radio，SDR。通俗来讲，SDR就是基于通用的硬件平台上用软件来实现各种通信模块。

概念中有两个关键词，“通用硬件平台”和“软件”。“通用硬件平台”就是说我们能基于这个硬件平台实现各种各样的通信功能，而不是说一个硬件平台只能实现一种通信功能。“软件”来实现通信模块是相对于传统的无线电技术来讲的，传统的无线电通信模块都是用硬件电路来设计，一个通信电路只能完成一种通信功能，开发周期长，开发成本高，而且一旦设计好后功能就无法改变。软件化可以加快通信模块的开发速度，降低开发成本，便于调试和维护。

SDR技术被誉为通信领域的第三次革命。第一次革命是1G通信系统，由有线通信到无线通信的革命；第二次革命是2G通信系统，由模拟通信到数字通信的革命。SDR是未来通信系统的发展趋势。

各种SDR平台

USRP

USRP是Ettus公司的产品，目前主要有B系列，E系列，N系列和X系列等，基本上系列字母越靠后价格越贵。由于USRP型号太多，我们以B系列为例来介绍USRP。 B系列主打小型化，目前有USRP B200/B210、USRP mini系列等，其中迷你系列更是只有一张名片大小。而且B系列都采用USB3.0接口与GPP通信，而且直接采用USB供电，使用非常便捷。USRP B系列的产品大部分单价都在7000-8000块之间，但是如果加上税钱、运费等，差不多就得10000块了。国内代理USRP相关的主要是嘉兆科技有限公司。USRP相关产品的介绍请链接官网

BladeRF

BladeRF主要有三种型号，BladeRF X40，BladeRF X115， BladeRF X115 Thermal。BladeRF X40 是低配版，大概约$420，即3000块左右；BladeRF X115是高配版，FPGA比BladeRF X40好，价格约$650，即4500块左右；而BladeRF X115 Thermal则是顶配版，可以耐受极端环境，价格约$1500，即10000块左右。BladeRF的详细信息请查阅官网

HackRF

HackRF，顾名思义是黑客版的SDR外设，它主打性价比高，价格便宜。HackRF主要有两种版本，HackRF blue和HackRF one，其中HackRF blue是低配版，HackRF是高配版。注意的是HackRF只能支持半双工。HackRF详细的信息请查阅官网

RTLSDR

如果说上述设备对学生党来说都太贵了，毕竟动不动就好几千块钱，那么不得不隆重介绍下入门级的SDR外设，RTLSDR。淘宝一搜RTLSDR就能出来一大堆，而且都只需要几十块钱。便宜就意味着性能的低，RTLSDR本来是用来接收电视信号的，所以也称为电视棒。RTLSDR只能接收信号，不能发射信号，而且只有2.8M/s的采样速率，根据奈奎斯特采样定律换算一下理论上最大支持的带宽只有1.4M。但这仍然是一款非常适合用来入门的SDR外设。RTLSDR具体使用方法参见sdr.osmocom.org和rtl-sdr.com。

三款SDR平台对比

hackrf in kali环境搭建

安装hackrf驱动及依赖

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apt-get install hackrf libhackrf-dev libhackrf0

hackrf_info查看是否安装成功

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root@kali:~# hackrf_info
hackrf_info version: unknown
libhackrf version: unknown (0.5)
Found HackRF
Index: 0
Serial number: 0000000000000000925866e62a5813e3
Board ID Number: 2 (HackRF One)
Firmware Version: 2015.07.2 (API:1.00)
Part ID Number: 0xa000cb3c 0x0061435e

安装gnuradio，gqrx等

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apt-get install gnuradio gnuradio-dev gr-osmosdr gr-osmosdr gqrx-sdr wireshark

在kali下听广播

用gqrx来收听FM调频广播

device选hackrf，然后会看到device string后面为刚才hackrf_info查看得到的Serial number最后部分，就是正确了，然后点ok，如图设置好，点左上角三角形启动就能听广播了

然后点 input controls 控制RF，IF，BB的收益值直到能听到清晰的广播

另外，左边瀑布图可以按住左键滑动鼠标中间滚轮放大放小，右下角rec可以录制广播，默认存在~目录

实时广播

利用hackrf_transfer，-h查看参数

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root@kali:~# hackrf_transfer -h
Usage:
	-h # this help
	[-d serial_number] # Serial number of desired HackRF.
	-r <filename> # Receive data into file (use '-' for stdout).
	-t <filename> # Transmit data from file (use '-' for stdin).
	-w # Receive data into file with WAV header and automatic name.
	   # This is for SDR# compatibility and may not work with other software.
	[-f freq_hz] # Frequency in Hz [0MHz to 7250MHz].
	[-i if_freq_hz] # Intermediate Frequency (IF) in Hz [2150MHz to 2750MHz].
	[-o lo_freq_hz] # Front-end Local Oscillator (LO) frequency in Hz [84MHz to 5400MHz].
	[-m image_reject] # Image rejection filter selection, 0=bypass, 1=low pass, 2=high pass.
	[-a amp_enable] # RX/TX RF amplifier 1=Enable, 0=Disable.
	[-p antenna_enable] # Antenna port power, 1=Enable, 0=Disable.
	[-l gain_db] # RX LNA (IF) gain, 0-40dB, 8dB steps
	[-g gain_db] # RX VGA (baseband) gain, 0-62dB, 2dB steps
	[-x gain_db] # TX VGA (IF) gain, 0-47dB, 1dB steps
	[-s sample_rate_hz] # Sample rate in Hz (4/8/10/12.5/16/20MHz, default 10MHz).
	[-n num_samples] # Number of samples to transfer (default is unlimited).
	[-S buf_size] # Enable receive streaming with buffer size buf_size.
	[-c amplitude] # CW signal source mode, amplitude 0-127 (DC value to DAC).
	[-R] # Repeat TX mode (default is off)
	[-b baseband_filter_bw_hz] # Set baseband filter bandwidth in Hz.
	Possible values: 1.75/2.5/3.5/5/5.5/6/7/8/9/10/12/14/15/20/24/28MHz, default <= 0.75 * sample_rate_hz.
	[-C ppm] # Set Internal crystal clock error in ppm.
	[-H hw_sync_enable] # Synchronise USB transfer using GPIO pins.

开始录制：

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hackrf_transfer -r 96_3.raw -f 96300000 -g 30 -l 24 -a 1 -p 1 -s 8000000 -b 4000000

ctrl+c停止录制之后/root中会有一个1.raw文件，这时使用hackrf_transfer进行发射：

第二百八十八条 违反国家规定，擅自设置、使用无线电台（站），或者擅自占用频率，经责令停止使用后拒不停止使用，干扰无线电通讯正常进行，造成严重后果的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制，并处或者单处罚金

发射广播

测试时最好-f指定一个未使用的频率，-x发射增益尽量小一点，这里gqrx发现97.4左右没有广播

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hackrf_transfer -t 96_3.raw -f 97400000 -x 10 -a 1 -p 1 -s 8000000 -b 4000000 -R

这就是最简单的重放攻击，重放攻击应用场景十分广泛，也是常见的无线电攻击手段，举几个栗子

  • 汽车遥控开门
  • 遥控电动卷帘门
  • GPS攻击
  • 遥控玩具小车
  • ……

理论上可以对一切通过无线电进行的通讯，进行监听，重放攻击，不过一般无线电通讯都是加密的，不同通讯采用的协议不一样，如wifi采用WPA2，GSM采用A5加密等，所以密码学在无线通信中承担着重要的角色

另外可以用gnuradio来广播你自己的音乐，或者利用麦克风输入的声音作为声音源进行实时广播，具体做法可以参考这篇链接

http://www.freebuf.com/news/139716.html

GPS劫持

下载并编译gps-sdr-sim

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git clone https://github.com/osqzss/gps-sdr-sim.git
cd gps-sdr-sim
gcc gpssim.c -lm -O3 -o gps-sdr-sim

参数

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root@kali:~/gps-sdr-sim# ./gps-sdr-sim -h
Usage: gps-sdr-sim [options]
Options:
  -e <gps_nav>     RINEX navigation file for GPS ephemerides (required)
  -u <user_motion> User motion file (dynamic mode)
  -g <nmea_gga>    NMEA GGA stream (dynamic mode)
  -l <location>    Lat,Lon,Hgt (static mode) e.g. 35.681298,139.766247,10.0
  -t <date,time>   Scenario start time YYYY/MM/DD,hh:mm:ss
  -T <date,time>   Overwrite TOC and TOE to scenario start time
  -d <duration>    Duration [sec] (dynamic mode max: 300, static mode max: 86400)
  -o <output>      I/Q sampling data file (default: gpssim.bin)
  -s <frequency>   Sampling frequency [Hz] (default: 2600000)
  -b <iq_bits>     I/Q data format [1/8/16] (default: 16)
  -i               Disable ionospheric delay for spacecraft scenario
  -v               Show details about simulated channels

制作定位文件

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./gps-sdr-sim -e brdc3540.14n -l 66,66,100 -b 8 -d 300

将手机定位模式设置为仅GPS

设置–位置信息–模式–仅限设备（使用GPS确定位置）

劫持前（软件名字GPS工具箱和高德地图）

对1575420000Hz（民用GPS频率）实施劫持

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hackrf_transfer -t gpssim.bin -f 1575420000 -s 2600000 -a 1 -x 10

劫持后

hackrf的更多玩法及资料

黑客商店，超多好玩的东西

Hackrf one，大菠萝，橡皮鸭，Bash Bunny，UBERTOOTH ONE等

www.hak5.org
hakshop.com

hackrf.net

hackrf.net

freebuf

freebuf搜索：hackrf

freebuf搜索：sdr

android

配合otg线

RFAnalyzer.apk

一些网址