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Firmware é um tipo de software que fornece comunicação e controle sobre os componentes de hardware de um dispositivo. É o primeiro código executado por um dispositivo. Geralmente, **inicializa o sistema operacional** e fornece serviços de execução específicos para programas ao **comunicar-se com vários componentes de hardware**. A maioria, se não todos, os dispositivos eletrônicos possuem firmware.
Durante esta etapa, colete o máximo de informações possíveis sobre o alvo para entender sua composição geral e tecnologia subjacente. Tente reunir o seguinte:
Quando possível, adquira dados usando ferramentas e técnicas de inteligência de fontes abertas (OSINT). Se software de código aberto for usado, baixe o repositório e realize análises estáticas manuais e automatizadas contra a base de código. Às vezes, projetos de software de código aberto já utilizam ferramentas de análise estática gratuitas fornecidas por fornecedores que disponibilizam resultados de varredura como [Coverity Scan](https://scan.coverity.com) e [LGTM da Semmle](https://lgtm.com/#explore).
* Consultas **Google dork** direcionadas a extensões de arquivos binários e plataformas de compartilhamento de arquivos como Dropbox, Box e Google Drive
* É comum encontrar imagens de firmware através de clientes que fazem upload de conteúdos para fóruns, blogs ou comentam em sites onde entraram em contato com o fabricante para solucionar um problema e receberam firmware via zip ou pen drive.
* Baixar builds de locais de armazenamento expostos de provedores de nuvem como Amazon Web Services (AWS) S3 buckets (com ferramentas como [https://github.com/sa7mon/S3Scanner](https://github.com/sa7mon/S3Scanner))
* **Interceptar** comunicação do dispositivo durante **atualizações**
* Extrair diretamente **do hardware** via **UART**, **JTAG**, **PICit**, etc.
* Capturar **comunicação serial** dentro dos componentes de hardware para **solicitações de servidor de atualização**
* Via um **endpoint codificado** dentro dos aplicativos móveis ou robustos
* **Despejar** firmware do **bootloader** (por exemplo, U-boot) para armazenamento flash ou pela **rede** via **tftp**
* Remover o **chip de flash** (por exemplo, SPI) ou MCU da placa para análise offline e extração de dados (ÚLTIMO RECURSO).
* Você precisará de um programador de chip compatível para armazenamento flash e/ou o MCU.
Agora que você **tem o firmware**, precisa extrair informações sobre ele para saber como tratá-lo. Diferentes ferramentas que você pode usar para isso:
Se você não encontrar muito com essas ferramentas, verifique a **entropia** da imagem com `binwalk -E <bin>`, se a entropia for baixa, então é improvável que esteja criptografada. Se a entropia for alta, é provável que esteja criptografada (ou comprimida de alguma forma).
Com as ferramentas mencionadas anteriormente, como `binwalk -ev <bin>`, você deve ter conseguido **extrair o sistema de arquivos**.\
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 recortar o sistema de arquivos comprimido** do binário e **extrair manualmente** o sistema de arquivos de acordo com seu tipo, usando os passos abaixo.
Ferramentas que procuram por esse tipo de informação (mesmo que você sempre deva dar uma olhada manual e se familiarizar com a estrutura do sistema de arquivos, as ferramentas podem ajudá-lo a encontrar **coisas ocultas**):
* [**LinPEAS**](https://github.com/carlospolop/PEASS-ng)**:** Script bash incrível que, neste caso, é útil para procurar **informações sensíveis** dentro do sistema de arquivos. Basta **entrar no chroot no sistema de arquivos do firmware e executá-lo**.
* [**Firmwalker**](https://github.com/craigz28/firmwalker)**:** Script bash para procurar informações sensíveis em potencial
* [**The Firmware Analysis and Comparison Tool (FACT)**](https://github.com/fkie-cad/FACT_core):
* Identificação de componentes de software, como sistema operacional, arquitetura de CPU e componentes de terceiros, juntamente com suas informações de versão associadas
* Extração do sistema de arquivos do firmware (s) de imagens
* Detecção de certificados e chaves privadas
* Detecção de implementações fracas mapeadas para a Enumeração de Fraquezas Comuns (CWE)
* Detecção baseada em feed e assinatura de vulnerabilidades
* Análise comportamental estática básica
* Comparação (diff) de versões e arquivos de firmware
* Emulação em modo usuário de binários do sistema de arquivos usando QEMU
* Detecção de mitigações binárias, como NX, DEP, ASLR, canários de pilha, RELRO e FORTIFY_SOURCE
* API REST
* e mais...
* [**FwAnalyzer**](https://github.com/cruise-automation/fwanalyzer): FwAnalyzer é uma ferramenta para analisar imagens de sistemas de arquivos (ext2/3/4), FAT/VFat, SquashFS, UBIFS, arquivos de arquivo cpio e conteúdo de diretórios usando um conjunto de regras configuráveis.
* [**ByteSweep**](https://gitlab.com/bytesweep/bytesweep): Uma Ferramenta de Análise de Segurança de Firmware IoT de Software Livre
* [**ByteSweep-go**](https://gitlab.com/bytesweep/bytesweep-go): Esta é uma reescrita completa do projeto original ByteSweep em Go.
* [**EMBA**](https://github.com/e-m-b-a/emba): _EMBA_ é projetado como a ferramenta central de análise de firmware para pentesters. Ele suporta todo o processo de análise de segurança, começando com o processo de _extração de firmware_, fazendo _análise estática_ e _análise dinâmica_ por meio de emulação e, finalmente, gerando um relatório. _EMBA_ descobre automaticamente possíveis pontos fracos e vulnerabilidades no firmware. Exemplos são binários inseguros, componentes de software antigos e desatualizados, scripts potencialmente vulneráveis ou senhas codificadas.
Dentro do sistema de arquivos, você também pode encontrar **código-fonte** de programas (que você sempre deve **verificar**), mas também **binários compilados**. Esses programas podem estar de alguma forma expostos e você deve **decompilar** e **verificar** eles para potenciais vulnerabilidades.
Ferramentas como [**checksec.sh**](https://github.com/slimm609/checksec.sh) podem ser úteis para encontrar binários desprotegidos. Para binários do Windows, você pode usar [**PESecurity**](https://github.com/NetSPI/PESecurity).
Às vezes, a emulação parcial ou completa **pode não funcionar devido a dependências de hardware ou arquitetura**. Se a arquitetura e a endianness corresponderem a um dispositivo que você possui, como um raspberry pie, o sistema de arquivos raiz ou binário específico pode ser transferido para o dispositivo para testes adicionais. Este método também se aplica a máquinas virtuais pré-construídas usando a mesma arquitetura e endianness do alvo.
Se você deseja emular apenas um programa para procurar vulnerabilidades, primeiro precisa identificar sua endianness e a arquitetura da CPU para a qual foi compilado.
Como o executável **é** compilado para **MIPS** e segue a ordenação de bytes **big-endian**, usaremos o emulador **`qemu-mips`** do QEMU. Para emular executáveis **little-endian**, teríamos que selecionar o emulador com o sufixo `el` (`qemu-mipsel`):
* É necessário instalar várias coisas, configurar o postgres, depois executar o script extractor.py para extrair o firmware, usar o script getArch.sh para obter a arquitetura. Em seguida, usar os scripts tar2db.py e makeImage.sh para armazenar informações da imagem extraída no banco de dados e gerar uma imagem QEMU que podemos emular. Depois, usar o script inferNetwork.sh para obter as interfaces de rede, e finalmente usar o script run.sh, que é automaticamente criado na pasta ./scratch/1/.
* Esta ferramenta depende do firmadyne e automatiza o processo de emulação do firmware usando firmadynee. é necessário configurar `fat.config` antes de usá-lo: `sudo python3 ./fat.py IoTGoat-rpi-2.img --qemu 2.5.0`
Nesta etapa, você deve ter um dispositivo executando o firmware para atacar ou o firmware sendo emulado para atacar. Em qualquer caso, é altamente recomendável que você também tenha **um shell no OS e no sistema de arquivos que está em execução**.
Observe que, às vezes, se você estiver emulando o firmware, **algumas atividades dentro da emulação podem falhar** e você pode precisar reiniciar a emulação. Por exemplo, uma aplicação web pode precisar obter informações de um dispositivo com o qual o dispositivo original está integrado, mas a emulação não está emulando.
Você deve **reverificar o sistema de arquivos**, como já fizemos em um **passo anterior, pois no ambiente em execução novas informações podem estar acessíveis.**
Se **páginas web** estiverem expostas, lendo o código e tendo acesso a elas, você deve **testá-las**. No hacktricks, você pode encontrar muitas informações sobre diferentes técnicas de hacking web.
Se **serviços de rede** estiverem expostos, você deve tentar atacá-los. No hacktricks, você pode encontrar muitas informações sobre diferentes técnicas de hacking de serviços de rede. Você também pode tentar fuzzá-los com **fuzzers** de rede e protocolo, como [Mutiny](https://github.com/Cisco-Talos/mutiny-fuzzer), [boofuzz](https://github.com/jtpereyda/boofuzz) e [kitty](https://github.com/cisco-sas/kitty).
Você deve testar se o dispositivo está realizando algum tipo de **testes de integridade do firmware**; se não, isso permitiria que atacantes oferecessem firmwares com backdoor, instalassem-nos em dispositivos de outras pessoas ou até os implantassem remotamente se houver alguma vulnerabilidade de atualização de firmware:
Vulnerabilidades de atualização de firmware geralmente ocorrem porque a **integridade** do **firmware** pode **não** ser **validada**, uso de protocolos de **rede****não criptografados**, uso de **credenciais****hardcoded**, uma **autenticação insegura** ao componente na nuvem que hospeda o firmware e até mesmo **logging** excessivo e inseguro (dados sensíveis), permitir **atualizações físicas** sem verificações.
A análise em tempo de execução envolve se conectar a um processo ou binário em execução enquanto um dispositivo está funcionando em seu ambiente normal ou emulado. Abaixo estão os passos básicos para análise em tempo de execução:
Após identificar uma vulnerabilidade dentro de um binário nas etapas anteriores, é necessário um proof-of-concept (PoC) adequado para demonstrar o impacto e o risco no mundo real. Desenvolver código de exploração requer experiência em programação em linguagens de baixo nível (por exemplo, ASM, C/C++, shellcode, etc.) bem como conhecimento na arquitetura alvo específica (por exemplo, MIPS, ARM, x86 etc.). O código PoC envolve obter execução arbitrária em um dispositivo ou aplicativo controlando uma instrução na memória.
Não é comum que proteções de tempo de execução binário (por exemplo, NX, DEP, ASLR, etc.) estejam em vigor em sistemas embarcados; no entanto, quando isso acontece, técnicas adicionais podem ser necessárias, como programação orientada a retorno (ROP). ROP permite que um atacante implemente funcionalidade maliciosa arbitrária encadeando código existente no processo/binário alvo conhecido como gadgets. Serão necessárias etapas para explorar uma vulnerabilidade identificada, como um estouro de buffer, formando uma cadeia ROP. Uma ferramenta que pode ser útil para situações como essas é o localizador de gadgets da Capstone ou ROPGadget - [https://github.com/JonathanSalwan/ROPgadget](https://github.com/JonathanSalwan/ROPgadget).
Utilize as seguintes referências para orientação adicional:
* [**AttifyOS**](https://github.com/adi0x90/attifyos): AttifyOS é uma distribuição destinada a ajudá-lo a realizar avaliação de segurança e pentesting de dispositivos Internet of Things (IoT). Poupa muito tempo ao fornecer 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)
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