用uboot“操控”某路由器设备 - 网安 - 专业的网络安全产业、社区、知识平台

从uart 进入uboot shell

某路由器设备拆开后定位到uart接口，将uart引脚通过TTL接入到电脑，路由器上电启动，观察启动日志。

Boot SPI NANDstart read bootheaderstart read secondbootnon secure bootJumpddr init enter, rate is 1333 mbpsddr size is 0x10000000U-Boot 2013.04 (Feb 14 2022 - 16:16:39)......eth0Hit 1 to upgrade software versionHit any key to stop autoboot:  1......*****************pc start*************************************echo 5000 > /proc/sys/vm/min_free_kbytes********************close console

从上面设备的部分启动日志可以看出，uboot shell可以被中断，路由器上电后快速按任意键可进入。路由器启动后关闭了console 控制台，不能通过console登录路由器。为了方便后续逆向工作，最好能进入路由器系统，但目前是console已关闭，且未发现telnet、ssh等服务，只能从uboot shell为切入点进一步分析。

路由器reset，快速按下任意键进入boot shell，可以看到当前uboot shell支持的命令。

=> h?       - alias for 'help'base    - print or set address offsetbdinfo  - print Board Info structureboot    - boot default, i.e., run 'bootcmd'bootd   - boot default, i.e., run 'bootcmd'bootk   - boot kernelbootm   - boot application image from memorybootz   - boot Linux zImage image from memorycmp     - memory compareconinfo - print console devices and informationcp      - memory copydhcp    - boot image via network using DHCP/TFTP protocoldownver - upgrade software downloaded from TFTP serverecho    - echo args to consoleerase   - erase FLASH memoryfdt     - flattened device tree utility commandsflinfo  - print FLASH memory informationgo      - start application at address 'addr'gpiotest- gpiotest dir [num] [in/out]gpiotest value [num] [1/0]gpiotest gvalue [num]help    - print command description/usageimxtract- extract a part of a multi-imageitest   - return true/false on integer comparemcupg   -  multicast upgrademd      - memory displaymii     - MII utility commandsmtddebug- mtddebug operatemtest   - simple RAM read/write testmw      - memory write (fill)nand    - NAND sub-systemping    - send ICMP ECHO_REQUEST to network hostprintenv- print environment variablesprotect - enable or disable FLASH write protectionreset   - Perform RESET of the CPUrun     - run commands in an environment variablesaveenv - save environment variables to persistent storagesetenv  - set environment variablessleep   - delay execution for some timesnumber - Get or set serial number for zte boardstftp    - boot image via network using TFTP protocolversion - print monitor, compiler and linker versionwatchdog- watchdog reset && disablexmodem  - xmodem

修改内核启动参数

printenv查看当前环境变量。

=> printenvbaudrate=115200bome=aclcle) root=/dev/mtdblock8 rw rootfstype=jffs2 mem=256M singlebootcmd=setenv bootargs console=$(console) root=/dev/mtdblock8 ro rootfstype=jffs2  mem=$(memsize);bootm 0x440001e0;bootdelay=1bootfile=uboot.binbootloaderfile=bootloader.binconsole=ttyAMA0,115200n8ethact=eth0ethaddr=00:41:71:00:00:50fileaddr=44000000filesize=13bfb78gatewayip=192.168.1.1ipaddr=192.168.1.1linuzfile=vmlinuz.binloadaddr=0x44000000memsize=256Mnand_erasesize=20000nand_oobsize=40nand_writesize=800netmask=255.255.255.0netretry=5serverip=192.168.1.100

bootargs为内核启动参数，这里没有看到init参数，一般来说，通过设置init参数来指定内核启动后第一个执行的脚本，可以尝试设置init=/bin/sh进入linux shell。

setenv bootcmd 'setenv bootargs console=$(console) root=/dev/mtdblock8 rw rootfstype=jffs2  mem=$(memsize) init=/bin/sh;bootm 0x440001e0;'

用setenv修改bootcmd参数，保存环境变量。

=> saveSaving Environment to NAND...Erasing 0x180000 - 0x200000:,1560>!mtdpart=0x1,start=0x0,mtdpartoffset=0x180000,mtdPartsize=0x80000,length=0x80000        [Done]Writing to Nand:_,1455>!mtdpart=0x1,offset=0x0,mtdpartoffset=0x180000,mtdPartsize=0x80000,length=0x20000        [Done]

bootm启动失败，这里报错can't get kernel image!

=> bootm 0x440001e0Wrong Image Format for bootm commandERROR: can't get kernel image!

网上下载一份u-boot-2013源码，搜索can't get kernel image字符串，定位到关键代码。

uboot首先会检测kernel的uimage头部信息，不正确会输出上面错误。kernel uimage是在kernel image前加上一段长度为64字节的头，用于描述内核的版本、加载位置等信息，uimage魔数一般是0x27051956，很明显0x440001e0地址的数据不符合，所以加载报错。

typedef struct image_header {    __be32        ih_magic;    /* Image Header Magic Number    */    __be32        ih_hcrc;    /* Image Header CRC Checksum    */    __be32        ih_time;    /* Image Creation Timestamp    */    __be32        ih_size;    /* Image Data Size        */    __be32        ih_load;    /* Data     Load  Address        */    __be32        ih_ep;        /* Entry Point Address        */    __be32        ih_dcrc;    /* Image Data CRC Checksum    */    uint8_t        ih_os;        /* Operating System        */    uint8_t        ih_arch;    /* CPU architecture        */    uint8_t        ih_type;    /* Image Type            */    uint8_t        ih_comp;    /* Compression Type        */    uint8_t        ih_name[IH_NMLEN];    /* Image Name        */} image_header_t;#define IH_MAGIC    0x27051956    /* Image Magic Number        */#define IH_NMLEN        32    /* Image Name Length        */

=> md.b 440001e0 100440001e0: ff d7 ff ff bf fe fd f7 7f ff 7f df 5f bd ff ff    ............_...440001f0: f6 a2 b7 f7 5f fe fe fe 77 f5 db ff 3f bf fa 76    ...._...w...?..v44000200: fc ed ef fd 7f ff ff fd 7b ee ff ee fd 7b ff 75    ........{....{.u44000210: 67 7d e8 bf ee ef ed a1 cd fb 63 fe 67 ee f7 9e    g}........c.g...44000220: f3 df af f5 ea ff f7 fb 78 77 ea fd df ff ef fb    ........xw......44000230: d3 dd e9 ff b3 3f e7 ef 76 f6 f6 ed cf b3 bd fb    .....?..v.......44000240: bf eb 97 fb 9f ef ff ef d9 59 b9 3e 5f 3f ff 32    .........Y.>_?.2

正常情况下0x440001e0地址应该存放着kernel的uimage数据，这里不知什么原因kernel uimage未能正确加载到内存。这里尝试手动从nand flash中读取内核到内存中。

0x000000000000-0x000008000000 : "whole flash"0x000000000000-0x000000200000 : "u-boot"0x000006800000-0x000006b00000 : "parameter tags"0x000000200000-0x000000700000 : "kernel0"0x000000700000-0x000000c00000 : "kernel1"0x000000c00000-0x000001400000 : "usercfg"0x000001400000-0x000001500000 : "others"0x000001500000-0x000001800000 : "wlan"0x000001800000-0x000003800000 : "rootfs0"0x000003800000-0x000005800000 : "rootfs1"0x000005800000-0x000006000000 : "framework"0x000006000000-0x000006800000 : "framework1"0x000006b00000-0x000008000000 : "apps"

路由器正常启动的日志中，可以看到nand flash的13个分区，其中0x000000200000-0x000000700000 、0x000000700000-0x000000c00000存放这kernel数据，其中一个应该是做备份用。

nand dump查看nand flash中内核数据，uimage从0x2001e0开始。

=> nand dump 0x200000Page 00200000 dump:    99 99 99 99 44 44 44 44  55 55 55 55 aa aa aa aa    00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00    00 00 00 00 56 31 2e 30  2e 31 2e 32 32 30 33 31    35 2e 31 37 30 39 33 33  00 00 00 00 00 00 00 00    00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00    01 00 00 00 00 5a 64 01  17 58 24 00 e0 01 00 00    dc e0 50 82 00 00 3c 01  00 5a 24 00 d2 2c 67 09    00 00 20 00 00 00 50 00  00 00 80 01 00 00 00 02    00 00 70 00 00 00 50 00  00 00 80 03 00 00 00 02    5a 58 49 43 20 33 36 30  54 36 47 56 32 20 55 4e    49 20 56 31 2e 30 2e 31  2e 32 32 30 33 31 35 2e    31 37 30 39 33 33 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00    00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00    00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00    00 00 04 00 00 5a 60 01  31 52 b8 ea 56 32 5f 56    32 2e 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00    01 00 00 00 47 9b 29 1d  32 30 32 32 30 33 32 31    31 38 32 35 32 31 00 00  00 00 00 00 ff ff ff ff    ff ff ff ff 00 00 00 10  ff ff 01 00 56 31 2e 30    00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 33 36 30 54    36 47 56 32 00 00 00 00  00 00 00 00 15 56 24 56    5a 58 30 31 03 30 00 00  00 e0 00 02 43 57 46 57    31 37 30 33 32 38 31 30  30 31 00 00 ff ff ff ff    ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff    ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff    ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff    ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff    ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff    ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff    ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff    27 05 19 56 3c 35 3b 72  62 38 52 83 00 24 57 d7    40 00 80 00 40 00 80 00  cc 1f fd e3 05 02 02 00    4c 69 6e 75 78 20 4b 65  72 6e 65 6c 20 49 6d 61

使用nand read将nand flash中kernel分区数据加载到内存中，addr是ram的地址，off指的是nand flash的地址， size指要读取nand flash的数据大小。

nand read - addr off|partition size =>nand read 0x44000000 0x200000 500000NAND read: device 0 offset 0x200000, size 0x500000 5242880 bytes read: OK=> md.b 0x440001e0 60440001e0: 27 05 19 56 3c 35 3b 72 62 38 52 83 00 24 57 d7    '..V<5;rb8R..$W.440001f0: 40 00 80 00 40 00 80 00 cc 1f fd e3 05 02 02 00    @...@...........44000200: 4c 69 6e 75 78 20 4b 65 72 6e 65 6c 20 49 6d 61    Linux Kernel Ima44000210: 67 65 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00    ge..............44000220: 00 00 a0 e1 00 00 a0 e1 00 00 a0 e1 00 00 a0 e1    ................44000230: 00 00 a0 e1 00 00 a0 e1 00 00 a0 e1 00 00 a0 e1    ................
=> bootm 0x440001e0## Booting kernel from Legacy Image at 440001e0 ...   Image Name:   Linux Kernel Image   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)   Data Size:    2381783 Bytes = 2.3 MiB   Load Address: 40008000   Entry Point:  40008000   Verifying Checksum ... OK   Loading Kernel Image ... OKOK----------------------|-->setup versioninfo tag... Starting kernel ...

再次bootm，成功启动，但是当内核尝试启动我们添加的启动参数init=/bin/sh时失败了，未能成功进入linux shell，之后又重新用了默认启动参数重启。

Set_Trap_Pkt_Pps_Limit is NULL.Set_Trap_Pkt_Pps_Limit is NULL.VFS: Mounted root (jffs2 filesystem) on device 31:9.Freeing unused kernel memory: 176K (c05b4000 - c05e0000)This architecture does not have kernel memory protection.Kernel panic - not syncing: Requested init /bin/sh; failed (error -2).CPU: 1 PID: 1 Comm: swapper/0 Not tainted 4.1.25 #2

添加init参数未能成功启动，后面尝试修改文件系统，开启console、修改root密码，修改后的文件系统通过tftp上传到设备。

uboot tftp通信环境搭建

uboot shell 支持tftp通信功能，这里先在ubuntu 18 PC机上安装tftp服务。

sudo apt install tftpd-hpa

检查tftpd-hpa服务是否正在运行。

sudo systemctl status tftpd-hpa

ftpd-hpa服务器的默认配置文件是/etc/default/tftpd-hpa。TFTP_DIRECTORY是TFTP服务器访问目录。

给TFTP_OPTIONS选项添加--create选项，否则无法创建新文件或将新文件上传到 TFTP 服务器。

修改/var/lib/tftpboot访问属性。

chmod 777 /var/lib/tftp

uboot shell环境变量中tftp的 serverip默认为192.168.1.100，这里我们直接将上面装有tftp服务器的ubuntu的ip地址设为192.168.1.100。

pc与路由器通过网线连接，从tftp服务器成功下载测试文件app.cgi到uboot，至此tftp通信环境已建立，下面修改文件系统上传到uboot。

修改文件系统进入linux shell

已经从网上下载到了设备固件，另外通过uboot也可以从flash的rootfs分区dump出文件系统。当前想通过修改固件开启console并修改登录密码，修改后的固件重新打包通过tftp上传到uboot，最后在刷到nand flash的文件系统分区。

前面了解到路由器正常启动时，串口日志最后打印了close console，可见根文件系统启动后直接关闭了console，导致不能通过串口登录到linux shell。解包设备固件，在程序中搜索close console字符串，发现该字符串出现在/bin/cspd程序中。

找到关闭console的代码，直接patch掉。开启console后想要登录进linux shell还需要知道用户名、密码，可以考虑直接将/etc/passwd文件中root用户密码字段置空，后面登录时直接输入用户名root即可登录。

从上面的环境变量信息可以知道设备使用的是jffs2文件系统，将上面修改后的文件重新打包为jffs2格式，打包后的文件系统通过tftp下载到uboot，此时文件系统还只是在RAM中，断电或者重启后数据就会丢失，所以后面还需要将RAM中的文件系统数据用nand write命令写入到nand flash的文件系统分区。

mkfs.jffs2 -d ./fs_1/ -l -e 0x20000 -o jffs2.img --no-cleanmarkers

通过上面步骤将修改后的文件系统刷入 nand flash文件系统分区后，重启设备，成功开启console，进入linux shell。

telnet server 移植

上面通过修改文件系统实现了从本地console进入到linux shell。设备默认没有telnet服务，为了方便后续管理设备，考虑移植个telnet server到设备中。

查看固件中程序信息,发现程序是使用buildroot编译，所以尝试使用Buidroot 2017.05编译一个带有telnetd的busybox移植到设备。

objdump -s --section=.comment Simulator

https://buildroot.org/downloads/ 下载buildroot 2017.05版本。

make menuconfig

进入编译配置界面。

配置界面选项主要根据下图固件中文件的信息，ARM 、ELF32、LSB、EABI5 等配置，ld-linux.so.3说明用的是glibc库。

接着设置busybox相关选项，添加telnetd。

make busybox-menuconfig

以上设置完成后执行make进行编译，编译完成后在当前目录会生成output文件夹，编译好的busybox在output文件夹中，生成的telnetd是链接到busybox的，所以这里直接将生成的busybox移植到路由器即可。将编译的busybox复制到固件文件系统/bin目录并重命名为busybox2。

在路由器文件系统自启动目录/etc/rcS.d下找个文件，加入busybox2 telnetd的启动命令。

上面修改完成后，重新将文件打包成jffs2文件系统，然后通过tftp下载到uboot，最后nand write写入到nand flash文件系统，重启设备，telnet服务会自动启动，通过telnet客户端成功连接到路由器，后续动态调试移植gdbserver也可使用类似方法。

总结

通过uart打断uboot进入uboot shell，给内核启动参数添加init未能成功启动。根据启动日志搜索关键字符串定位到关闭console的程序，patch二进制程序开启console，修改root密码，将修改后的文件重新打包通过tftp下载到uboot中，最后使用nand write写入到nand flash文件系统分区，实现从本地console进入到linux shell。最后使用Buidroot编译一个带有telnetd的busybox移植到设备，实现telnet登录到设备。