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O firmware é um software essencial que permite que os dispositivos operem corretamente, gerenciando e facilitando a comunicação entre os componentes de hardware e o software com o qual os usuários interagem. Ele é armazenado em memória permanente, garantindo que o dispositivo possa acessar instruções vitais a partir do momento em que é ligado, levando ao lançamento do sistema operacional. Examinar e potencialmente modificar o firmware é um passo crítico na identificação de vulnerabilidades de segurança.
A **coleta de informações** é um passo inicial crítico para entender a composição de um dispositivo e as tecnologias que ele utiliza. Esse processo envolve a coleta de dados sobre:
Para esse fim, ferramentas de **inteligência de fontes abertas (OSINT)** são inestimáveis, assim como a análise de quaisquer componentes de software de código aberto disponíveis por meio de processos de revisão manuais e automatizados. Ferramentas como [Coverity Scan](https://scan.coverity.com) e [LGTM da Semmle](https://lgtm.com/#explore) oferecem análise estática gratuita que pode ser aproveitada para encontrar possíveis problemas.
Agora que você **tem o firmware**, você precisa extrair informações sobre ele para saber como tratá-lo. Diferentes ferramentas que você pode usar para isso:
Se não encontrar muito com essas ferramentas, verifique a **entropia** da imagem com `binwalk -E <bin>`, se a entropia for baixa, então é pouco provável que esteja criptografada. Se a entropia for alta, é provável que esteja criptografada (ou comprimida de alguma forma).
O Binwalk geralmente extrai dentro de uma **pasta com o nome do tipo de sistema de arquivos**, que geralmente é um dos seguintes: squashfs, ubifs, romfs, rootfs, jffs2, yaffs2, cramfs, initramfs.
Às vezes, o binwalk **não terá o byte mágico do sistema de arquivos em suas assinaturas**. Nestes casos, use o binwalk para **encontrar o deslocamento do sistema de arquivos e esculpir o sistema de arquivos comprimido** do binário e **extrair manualmente** o sistema de arquivos de acordo com seu tipo usando os passos abaixo.
Uma vez que o firmware é obtido, é essencial dissecá-lo para entender sua estrutura e potenciais vulnerabilidades. Esse processo envolve a utilização de várias ferramentas para analisar e extrair dados valiosos da imagem do firmware.
### Ferramentas de Análise Inicial
Um conjunto de comandos é fornecido para inspeção inicial do arquivo binário (referido como `<bin>`). Esses comandos ajudam na identificação de tipos de arquivos, extração de strings, análise de dados binários e compreensão dos detalhes de partição e sistema de arquivos:
Para avaliar o status de criptografia da imagem, a **entropia** é verificada com `binwalk -E <bin>`. Baixa entropia sugere falta de criptografia, enquanto alta entropia indica possível criptografia ou compressão.
Para extrair **arquivos embutidos**, são recomendadas ferramentas e recursos como a documentação de **file-data-carving-recovery-tools** e o **binvis.io** para inspeção de arquivos.
### Extraindo o Sistema de Arquivos
Usando `binwalk -ev <bin>`, geralmente é possível extrair o sistema de arquivos, frequentemente para um diretório nomeado de acordo com o tipo de sistema de arquivos (por exemplo, squashfs, ubifs). No entanto, quando o **binwalk** falha em reconhecer o tipo de sistema de arquivos devido à ausência de bytes mágicos, a extração manual é necessária. Isso envolve usar o `binwalk` para localizar o deslocamento do sistema de arquivos, seguido pelo comando `dd` para extrair o sistema de arquivos:
Com o sistema de arquivos extraído, a busca por falhas de segurança começa. A atenção é voltada para daemons de rede inseguros, credenciais codificadas, endpoints de API, funcionalidades de servidor de atualização, código não compilado, scripts de inicialização e binários compilados para análise offline.
- [**LinPEAS**](https://github.com/carlospolop/PEASS-ng) e [**Firmwalker**](https://github.com/craigz28/firmwalker) para busca de informações sensíveis
- [**The Firmware Analysis and Comparison Tool (FACT)**](https://github.com/fkie-cad/FACT\_core) para análise abrangente de firmware
- [**FwAnalyzer**](https://github.com/cruise-automation/fwanalyzer), [**ByteSweep**](https://gitlab.com/bytesweep/bytesweep), [**ByteSweep-go**](https://gitlab.com/bytesweep/bytesweep-go) e [**EMBA**](https://github.com/e-m-b-a/emba) para análise estática e dinâmica
Tanto o código-fonte quanto os binários compilados encontrados no sistema de arquivos devem ser examinados em busca de vulnerabilidades. Ferramentas como **checksec.sh** para binários Unix e **PESecurity** para binários do Windows ajudam a identificar binários desprotegidos que poderiam ser explorados.
O processo de emulação de firmware permite a **análise dinâmica** da operação de um dispositivo ou de um programa individual. Essa abordagem pode enfrentar desafios com dependências de hardware ou arquitetura, mas transferir o sistema de arquivos raiz ou binários específicos para um dispositivo com arquitetura e endianness correspondentes, como um Raspberry Pi, ou para uma máquina virtual pré-construída, pode facilitar testes adicionais.
Ferramentas como [Firmadyne](https://github.com/firmadyne/firmadyne), [Firmware Analysis Toolkit](https://github.com/attify/firmware-analysis-toolkit) e outras facilitam a emulação completa de firmware, automatizando o processo e auxiliando na análise dinâmica.
Nesta etapa, é utilizado um ambiente de dispositivo real ou emulado para análise. É essencial manter acesso ao shell do sistema operacional e ao sistema de arquivos. A emulação pode não reproduzir perfeitamente as interações de hardware, exigindo reinicializações ocasionais da emulação. A análise deve revisitar o sistema de arquivos, explorar páginas da web expostas e serviços de rede, e investigar vulnerabilidades no bootloader. Testes de integridade do firmware são críticos para identificar possíveis vulnerabilidades de backdoor.
A análise em tempo de execução envolve interagir com um processo ou binário em seu ambiente operacional, utilizando ferramentas como gdb-multiarch, Frida e Ghidra para definir pontos de interrupção e identificar vulnerabilidades por meio de fuzzing e outras técnicas.
Desenvolver uma PoC para vulnerabilidades identificadas requer um profundo entendimento da arquitetura alvo e programação em linguagens de baixo nível. Proteções de tempo de execução de binários em sistemas embarcados são raras, mas quando presentes, técnicas como Programação Orientada a Retorno (ROP) podem ser necessárias.
Sistemas operacionais como [AttifyOS](https://github.com/adi0x90/attifyos) e [EmbedOS](https://github.com/scriptingxss/EmbedOS) fornecem ambientes pré-configurados para testes de segurança de firmware, equipados com ferramentas necessárias.
## Sistemas Operacionais Preparados para Analisar Firmware
* [**AttifyOS**](https://github.com/adi0x90/attifyos): AttifyOS é uma distribuição destinada a ajudar na avaliação de segurança e testes de penetração de dispositivos da Internet das Coisas (IoT). Economiza tempo fornecendo um ambiente pré-configurado com todas as ferramentas necessárias carregadas.
* [**EmbedOS**](https://github.com/scriptingxss/EmbedOS): Sistema operacional de teste de segurança embarcado baseado no Ubuntu 18.04 pré-carregado com ferramentas de teste de segurança de firmware.
* [Practical IoT Hacking: The Definitive Guide to Attacking the Internet of Things](https://www.amazon.co.uk/Practical-IoT-Hacking-F-Chantzis/dp/1718500904)
