SPI, подмена данных.

[Magadan69]

В кратце. Есть интерфейс SPI (4 провода SCK, MOSI, MISO, NSS), по нему передаются данные между крипточипом и основным микроконтроллером. В полудуплексном режиме, если я правильно понял суть термина (то-есть запрос и ответ идут друг за другом, а не одновременно). Основной микроконтроллер - ведущий, соответственно крипточип - ведомый. Хотя тут я могу и ошибаться, может они попеременно становятся то ведомыми, то ведущими. Микроконтроллер передает в крипточип кодированные посылки, крипточип дешифрует их и отдает обратно. Устройство не мое, поэтому нет ничего из исходников, да и микроконтроллеры закрыты от чтения, записи. Вот раскодированное и нужно подменить на мои данные. Просьба "не посылать в гугль", я был уже там, я видимо не знаю как ему вопрос правильно задать.
Интересуют любые подсказки связанные с этим вопросом, софт, инструменты, ссылки на полезные статьи .... Я просто не представляю, с чего начать, первый раз за такое взялся.

 

[sszer]

Видимо нужен посредник между абонентами. Например быстрый микроконтроллер с двумя спи интерфейсами или их эмуляцией и обрабатывающий посылки, а так же передающий данные наружу для анализа. Вполне реализуемо но не примитивно. И кстати спи интерфейс предполагает что мастер - активное устройство, а слейв - ведомое. Обмен всегда осуществляет мастер, слейв лишь обрабатывает и шлет ответы.

 

[Васисуалий]

не представляю, с чего начать

С расшифровки протокола. Для начала надо точно знать, что куда и как передается и кто там ведущий или ведомый. Т.е. изучать и изучать. Потом уже браться и лепить какую то приблуду. Но как и из чего ее лепить, можно понять только после решения первого вопроса.

Понадобятся приборы. И тут возникает встречный вопрос - а что есть из подходящих приборов в наличии? Я имею ввиду, конечно, не мультиметр и отвертку-пробник, а что то типа логического анализатора или осциллографа с возможностью анализа...

 

[chignon]

Magadan69, как я правильно понимать, МК должен видеть этот крипточип, свободно с ним общаться на эту тему, но как только дойдет до дела - вот тут подменять данные? То есть нужен такой вот четкий дешифратор, чтобы мгновенно ориентировался... Думаешь, потянешь?...

И тут возникает встречный вопрос - а что есть из подходящих приборов в наличии? Я имею ввиду, конечно, не мультиметр и отвертку-пробник, а что то типа логического анализатора или осциллографа с возможностью анализа...

Скорее всего нихрена нет, иначе бы не спрашивал, что из инструмента ему нужно...
Magadan69, софт, кстати, - тоже инструмент...

 

[Magadan69]

Скорее всего нихрена нет, иначе бы не спрашивал, что из инструмента ему нужно...

Ну раз я разобрался, что один дает криптованное, а потом получает декриптованное, то значит я это как-то увидел. У меня есть анализатор (SaleaeLogic).
Есть и осциллограф, записывающий. Правда он автомобильный, но сигналы в этом SPI видит. Частота их не очень большая, 1.33333... МГЦ для линии SCK, со скважностью 50%.

как я правильно понимать, МК должен видеть этот крипточип, свободно с ним общаться на эту тему, но как только дойдет до дела - вот тут подменять данные?

Да, верно поняли, в момент передачи надо дождаться команды с определенным заголовком, и подменить в ней тело с данными. Таких команд будет много, благо что они идут подряд. И когда придет первая "не такая команда", прекратить подмену.

С расшифровки протокола. Для начала надо точно знать, что куда и как передается и кто там ведущий или ведомый. Т.е. изучать и изучать.

Частично протокол я понял, где ID посылки, где размер, где сама команда, где данные. Трудность только с CRC в конце, но думаю разберусь. Сдается мне что crc вообще не считается, но это только предположение, так как переодически попадаются разные посылки с одинаковым CRC. Вопрос, как разобраться, один у меня мастер в линии, или оба микроконтроллера попеременно становятся мастерами?

Видимо нужен посредник между абонентами.

Мысль конечно хорошая. Надо будет взять ее на вооружение. Я думал просто мультиплексор поставить на шину MISO, и управлять им с третьего микроконтроллера, или микрокомпьютера, или еще какого-нибудь устройства. По максимуму, хотелось-бы найти какое-то готовое устройство, которым можно управлять из Винды, через скрипты, или еще как-то. Но боюсь, все упрется в реалтайм ОС.

PS
Прошу прощения не пришло уведомление на почту, об ответах в теме. Только сейчас сообразил глянуть в нее, а вдруг, и действительно, не зря.

 

[Konstantin_18]

Вопрос, как разобраться, один у меня мастер в линии, или оба микроконтроллера попеременно становятся мастерами?

Мастер гонит такты.

хотелось-бы найти какое-то готовое устройство, которым можно управлять из Винды, через скрипты,

Дороговато будет с реалтаймом = килобаксы.

 

[chignon]

Я думал просто мультиплексор поставить на шину MISO, и управлять им с третьего микроконтроллера, или микрокомпьютера, или еще какого-нибудь устройства.

Ну какие микрокомпьютеры, тебе надо на лету решать, тут нужен шаблон, раз запрос точно известен (или в нескольких вариантах), чтобы по последнему его такту было решение, подменять ответ или не подменять.
Тут логика нужна. Василий в программируемой логике очень разбирается, его конЁк.

 

[Васисуалий]

Частично протокол я понял

Нет, не частично! Полностью и досконально! Иначе браться и что то городить невозможно т.к. не понятно, что именно надо делать!

 

[sszer]

Сделаю предположение что супербыстрого контроллера с реалтайм ОС не потребуется, т.к. вряд ли при обмене мастера с крипточипом жестко фиксируются тайминги. Современные копеечные микроконтороллеры, например STM, имеют тактовую частоту под сотню и более MHz. При клокинге спи интерфейса 1,3MHz, что соответствует примерно 1,3/8 = 160Кб/с в пике при блоковой передаче производительности микроконтроллера думаю вполне должно хватить.
Главная проблема это 100% верное повторение протокола обмена.

 

[Magadan69]

Нет, не частично! Полностью и досконально! Иначе браться и что то городить невозможно т.к. не понятно, что именно надо делать!

Главная проблема это 100% верное повторение протокола обмена.

Ну в моем случае задача попроще. Посылки которые я буду подменять, состоят из 0х202 байт. Непосредственно подменяемые данные размером 0x1F8 байт. Соответственно остаются 0хА служебных байт. В этих служебных байтах,изменять нужно только контрольную сумму. (и то это под вопросом, я выше уже писАл). Поэтому я сначала попробовал-бы без изменения контрольки, если не пойдет, тогда напишу брутфорсер для подбора коэффицентов под алгоритм CRC(версию точно не знаю), что алгоритм CRC, это точно, только какие коэффициенты не известно.

тут нужен шаблон, раз запрос точно известен (или в нескольких вариантах), чтобы по последнему его такту было решение, подменять ответ или не подменять.

Тут тоже немного проще. Самые первые посылки, из нужных запросов я менять не буду (или буду менять на те-же самые). То-есть у меня "есть время подготовиться". И все нужные запросы идут непрерывным блоком, то-есть подмена начинается и заканчивается, в середине нет запросов другого типа. Проблема только в конце распознать последний запрос, и по быстрому замолчать, переключив MOSI на крипточип .

Мастер гонит такты.

Это ясно, вопрос немного в другом. Например. Основной контроллер стал мастером, передал запрос, освободил шину, и переключился в слейв. Крипточип в момент приема был слейвом, принял декриптовал запрос, проверил что шина свободна, переключился в мастера и занял шину для передачи. Такое может быть? Или это лишние "телодвижения", проще в такой ситуации крипточип всегда держать в слейве?

Дороговато будет с реалтаймом = килобаксы.

Хоть одну ссылочку на такое устройство, можно поглядеть?

 

[Konstantin_18]

Такое может быть? Или это лишние "телодвижения", проще в такой ситуации крипточип всегда держать в слейве?

ИМХО мультимастеринг маловероятен и малооправдан.

Для варианта со слейвом времени на раздумье будет мало. Микросекунды.
Так как по заднему фронту тактов ваши данные должны уже быть выставлены.

 

[Magadan69]

Для варианта со слейвом времени на раздумье будет мало. Микросекунды.
Так как по заднему фронту тактов ваши данные должны уже быть выставлены.

Там еще есть одна особенность в протоколе. На линии SCK импульсы идут, и пока крипточип не готов к передаче, он выдает в линию серии байт 0х66, когда готов, пакет начинается с байта 0хАА. Думаю это мне поможет, заставить мастера подождать ответ.

 

[sszer]

Magadan69, У вас видимо недопонимание обмена по спи протоколу. Мастер опрашивает регистр статуса слейва, если он готов к обмену шлет слейву команду. В зависимостти от типа команды читает статус слейва для контроля выполнения или наличия ошибки исполнения. Если результат команды некоторое количество байт к чтению, то читает эти данные.
Ну и синхронизация обмена тактируется сигналом SCK мастера. Слейв обмен не инициирует.

 

[chignon]

Там еще есть одна особенность в протоколе. На линии SCK импульсы идут,

недопонимание

... Долог путь рассказа, сынок, короток путь показа!
- Натан, я опять не въехал. Есть всё-таки между нами какое-то недопонимание...
- Зачем рассказывать, покажи!




Magadan69, обмен в студию!

 

[Magadan69]

У вас видимо недопонимание обмена по спи протоколу.

Я недописАл, в предыдущем сообщении, что эти байты 0х66 и 0хАА, это байты в линии MISO. То-есть это именно крипточип выдает. И поэтому, чтобы приостановить основной микроконтроллер, когда он уже готов принять расшифрованные данные, я могу отключить линию MISO от крипточипа, и выдавать в нее со своего контроллера байты 0х66, а в этот момент готовить данные для подмены.

Добавлено: 15 Фев 2021

обмен в студию!

В каком виде, графическом, текстовом, весь лог, или достаточно пары посылок, или еще как-то? Я думаю, давать свой обмен, который я обработал, бесполезно, вы не поймете его, потому-как я не профи, и обрабатывал его так, как мне удобно, и так как я его понимаю.

 

[chignon]

Magadan69, как есть, как SaleaeLogic сохраняет, сколько захвачено. И с указанием моментов времени, где что происходит. Отдельные картинки нечего не дадут, текст тем более.

 

[Magadan69]

Magadan69, как есть, как Saleae сохраняет. Отдельные картинки нечего не дадут, текст тем более.

Хорошо, позже сделаю, пока основной работой занят. Я не сохранял те "простыни", что Saleae создает, они весят много, да и неудобные для восприятия. Я их обработал и сохранил обработанное.

 

[sszer]

А вообще крипточип это что? Память с доступом по паролю или шифрующая исходные данные схема и возвращающий криптованное мастеру? Т.е. Данные хранятся или обрабатываются слейвом?

 

[Magadan69]

А вообще криптосистема это что? Память с доступом по паролю или шифрующая исходные данные схема и возвращающий криптованное мастеру? Т.е. Данные хранятся или обрабатываются слейвом?

В моем случае, который мы тут разбираем. Основной контроллер (мастер) получает по USART каналу кодированный firmware для апдейта. И потом через SPI передает его в крипточип (слейв), частями. Крипточип (в данном случае слейв, как мы решили) декриптует принятую часть firmware, и по SPI отдает обратно в основной контроллер. Контроллер собирает все части воедино, проверяет их целостность, и перешивает свой firmware.
Но крипточип занимается не только этим, он задействован firmware-ем во всех операциях связанных с крипто-математикой. Но меня не интересуют другие моменты, мне нужно именно на этапе апдейта подменить стоковый firmware, на свой (практически стоковый, но с моими исправлениями).

 

[sszer]

А вообще криптосистема это что? Память с доступом по паролю или шифрующая исходные данные схема и возвращающий криптованное мастеру? Т.е. Данные хранятся или обрабатываются слейвом?

В моем случае, который мы тут разбираем. Основной контроллер (мастер) получает по USART каналу кодированный firmware для апдейта. И потом через SPI передает его в крипточип (слейв), частями. Крипточип (в данном случае слейв, как мы решили) декриптует принятую часть firmware, и по SPI отдает обратно в основной контроллер. Контроллер собирает все части воедино, проверяет их целостность, и перешивает свой firmware.
Но крипточип занимается не только этим, он задействован firmware-ем во всех операциях связанных с крипто-математикой. Но меня не интересуют другие моменты, мне нужно именно на этапе апдейта подменить стоковый firmware, на свой (практически стоковый, но с моими исправлениями).

Так может зайти в дверь а не окно? Т.е. Внести правки в код основного контроллера чтобы он декриптованное правил?

 

[Magadan69]

Давайте оставим задачу, как я ее сформулировал. Я запарюсь много писать. В кратце, контроллеры закрыты от чтения программатором, я должен вынуть из основного контроллера бутлоадер. Дальше все я сделаю сам. У меня проблема только залить в контроллер мой firmware по SPI. Я уверен, что эта задача решаема. У меня просто не хватает знаний в этой области подмены байт в посылках SPI.

 

[Brandmajor]

Может банально попробывать терминальной программой лог снять с контроллера?

 

[vth]

А каков там общий алгоритм работы? Что делает криптопроцессор, и как это соотносится с задачей подменить бутлоадер?

По первым вопросам - с вероятностью 99% главный процессор мастер интерфейса. Понять это можно обрезав SCK, посмотреть кто выставляет тактование.
Ответ, соответственно, читается после чтения регистра статуса. По предположению дополнительный процессор с двумя каналами аппаратного SPI и dma каналом между ними позволит полностью захватить, а потом поправить данные.

 

[sszer]

Для начала нужно понять архитектуру крипточипа - адреса регистров и назначение битов управляющих и статусных регистров. В общем нетривиальная задача, придется много ковырять логическим анализатором. Может оказаться что проще из лога анализатора, написав софтину, собрать декриптованный дамп и понять что нужно подать на вход чтобы без дополнительно железа решить задачу.

 

[Magadan69]

как есть, как SaleaeLogic сохраняет, сколько захвачено. И с указанием моментов времени, где что происходит

Блин, я не ожидал (вернее забыл), что файл "*.csv", будет конвертироваться так долго, и еще как назло места на диске не хватило. В принципе, самое наглядное и понятное в файле с расширением "*.logicdata". Там прямо графики всех сигналов. Но его можно просмотреть только через программу "Saleae Logic". В файле с расширением "*.csv", байты в сигнальных проводах (MOSI, MISO), с привязкой ко времени, малоиформативный файл. Если установите прогу и откроете файл "*.logicdata", то потом из программы можно будет сохранить в файлы "Binary","Csv", "Matlab","Vcd". Я диск освободил, запустил второе создание файла "*.csv", но боюсь это еще сутки (или чуть больше). Пока так
Вот сама программа "Saleae Logic":  ссылка скрыта от публикации 
Вот мои настройки для SPI в программе:  ссылка скрыта от публикации 
Вот файл апдейта с расширением "*.logicdata" :  ссылка скрыта от публикации 

Может банально попробывать терминальной программой лог снять с контроллера?

Что-то не понимаю вашу мысль.

А каков там общий алгоритм работы?

Про алгоритм я выше писал, вкратце. Если есть конкретные вопросы, задавайте их.

Что делает криптопроцессор, и как это соотносится с задачей подменить бутлоадер?

Про криптопроцессор я тоже писал выше. И я не собираюсь подменять бутлоадер. Фуллфлеш основного контроллера состоит из двух частей, бутлоадер и фирмварь. Бутлоадер не меняется никогда, а вот фирмварь обновляется. Я как раз собираюсь в процессе апдейта фирмваря, подменить сам фирмварь, и с помощью подменного фирмваря вынуть бутлоадер из основного контроллера.

По первым вопросам - с вероятностью 99% главный процессор мастер интерфейса. Понять это можно обрезав SCK, посмотреть кто выставляет тактование.

Я уже смирился с тем, что основной контроллер - мастер. А по сути ваших слов скажу. Да обмен по SPI начинает основной котроллер, как мастер. Но я сомневался, что в моем случае может быть мультимастеринг, и обрезание линии SCK или NSS, мне ничего не даст, для проверки этого предположения.

По предположению дополнительный процессор с двумя каналами аппаратного SPI и dma каналом между ними позволит полностью захватить, а потом поправить данные.

Да, эту идею мне уже предложили раньше, я взял ее на заметку. Если вариант с мультиплексором на шине MISO, не будет работать четко, то буду пробовать этот вариант.

Может оказаться что проще из лога анализатора, написав софтину, собрать декриптованный дамп и понять что нужно подать на вход чтобы без дополнительно железа решить задачу.

Именно это я и сделал. Я собрал из лога декриптованный фирмварь, поправил его как мне надо в ИДА. Осталось только его залить через SPI, подменяя ответы крипточипа.