Arduino: делаем эмулятор iButton

 

Если после прочтения статьи про чтение кода ключа-таблетки iButton, Вам в голову пришла мысль, что можно сделать и обратную комбинацию – значит мы мыслим в одинаковом направлении :)

Сразу хочу сказать, что эта идея далеко не новая, и воспользовавшись поиском можно найти различные решения – примеры можно найти в конце статьи в ссылках.

Итак, что же нам нужно?
А нужно нам всего-навсего произвести симуляцию 1-Ware slave-устройства, выдавая себя за iButton :)

Для этого нужно вспомнить, что происходит в линии 1-Wire:
Сначала происходит

1. инициализация – ведущее устройство (домофон) подаёт импульс RESET, после него ведомое устройство (это мы) должно дать ответ PRESENCE (прижать линию к земле на 60 — 240 микросекунд)

Далее происходит сам обмен информации:
2. домофон выдает команду на чтение ПЗУ (ROM) – это должно быть 33h.
Информация, как мы помним, передаётся побайтно, бит за битом.
При этом «0» передаётся прижиманием линии к земле в течении всего тайм-слота (60 — 120 микросекунд)
А «1» передаётся кратковременным прижиманием (на 1-15микросекунд) и последующим отпусканием линии.
3. домофон выдерживает некоторое время и начинает посылать импульсы приема информации.
Т.к. в ответ ожидается 8 байт информации – будет 64 импульса (по одному импульсу для передачи каждого бита информации от нас).
Если мы хотим передать «0» — мы удерживаем линию на логическом нуле, а если хотим передать «1», то можем ничего не делать :)
Эмулируя ключ, мы должны сначала передать номер серии устройства 01h.
Затем собственно 6 байт номера ключа (начиная с младшего байта) и в самом конце – байт CRC-кода предыдущей информации.
Для ключа, рассмотренного в статье про iButton – это будет последовательность байт:
01h
41h
CEh
67h
0Fh
00h
00h
B6h

Попробуем это дело запрограммировать :)
Чтобы не бегать постоянно к домофону – начальную проверку можно попробовать сделать в протеусе :)
Поместим в проект две ардуины – в одну загрузим скетч работы с iButton, а во вторую будем грузить код нашего эмулятора :)

Кроме того, при симуляции схемы можно воспользоваться виртуальным инструментарием. Например, подключив в Протеусе на линию 1-Wire виртуальный осциллограф – можно вживую понаблюдать – как происходит обмен информацией :)

блок-схема скетча для эмуляции iButton будет такой

А если мы не знаем ключ – сможем ли мы его подобрать перебором?

Оценочно прикинем – сколько времени понадобится на подбор ключа :)
У моего ключа-таблетки номер
00000F67CE41
, что даёт нам возможность предположить, что пока для нумерации iButton-ов используются первые 4 байта номера :)
Вне всяких сомнений — это меньше 281 биллиона, которые можно спрятать в шести байтах :)
И даёт нам всего 4 миллиарда вариантов :)
0xFFFFFFFF = 4294967295

Прикинем — сколько времени займёт проверка одного ключа:
PRESENCE ~ 480 мкс
8 бит команды 120 мкс * 8
64 бита данных 120 мкс *64

Итого ~ 10 мс => 100 ключей в секунду (в датащите упоминается про 75 ключей в секунду)
Получается, что на полный перебор потребуется 497 дней :( Что-то долго :)

В интернете упоминается, что такой брутфорс (brute force) на домофонах не сработает и после трёх неправильных ключей домофон загудит и впадёт в ступор на 5 минут :)


Однако выход есть – дело в том, что на некоторых моделях домофонов в новой чистой памяти домофона (предназначенной для хранения ключей жильцов) все биты установлены в 1 (т.е. забиты FF-ами).
И если ключ будет выдавать тоже единицы, то программа подумает, что в чистой памяти тоже хранятся коды ключей и они совпадают с тем, что записано в нашем универсальном ключе и дверь откроется :)))

Это действительно дыра в программном обеспечении контроллера и есть во всех дешёвых контроллерах. Причём простая до смеху. Контроллер проверяет ключ (причём обычно только последнии 4 байта — контроллер то дешёвый) с записаными в ЭСПЗУ. А как выглядят пустые ячейки? То есть если записать ключ вида FFFFFF......FFFFFF что будет? Правильно, он уже везде прописан :) Подверженны все домофоны типа Цифрал ТС, Визит, Метаком


А где же скетч эмулятора?

Ниже приводится набросок такого скетча – вам остаётся только освежить в памяти – что происходит на линии 1-Wire и наполнить кодом функции:
void wire_send_byte(byte dsbyte)
byte wire_read_byte()
void wire_write0(void)
void wire_write1(void)
или же полностью переписать скетч самостоятельно ;)

Набросок скетча (ВНИМАНИЕ – СКЕТЧ НЕ ДОПИСАН ДО КОНЦА):

1. /*
2. * Эмулируем работу ключа-таблетки iButton типа DS1990A
3. */
5. int onepinio = 10; // порт для подключения 1-Wire
7. // данные ключа  - номер серии, 6 байт номера, байт CRC
8. byte key_data[8] = {0x1, 0x41, 0xCE, 0x67, 0x0F, 0x00, 0x00, 0xB6};
10. void setup()
11. {
12.         Serial.begin(9600);
13. }
15. void loop()
16. {
17.     // считываем импульс RESET из линии
18.     //
19.     wire_read_RESET();
20.        
21.     //
22.     // выдаём в линию импульс PRESENCE
23.     //
24.     wire_PRESENCE();
25.        
26.        
27.     //
28.     // считываем команду от домофона
29.     //
30.     int b = wire_read_byte();
31.        
32.        
33.     //
34.     // что за команду считали? :)
35.     //
36.     if(b==0xF0) // SEARCH ROM
37.     {
38.         //
39.         // начинаем двубитную передачу :(
40.         //
41.         wire_send_duos_bits();
42.     }
43.     else
44.     {
45.         if(b==0x33) // READ ROM
46.         {
47.             //
48.             // отправляем данные iButton :)
49.             //
50.             wire_send_data();
51.         }
52.     }
53.     delay(300);
54. }
56. //
57. // ждём пока линия не прижмётся к земле
58. //
59. void wire_wait()
60. {
61.     pinMode(onepinio, INPUT);
62.     while(digitalRead(onepinio))
63.     {
64.         delayMicroseconds(1);
65.     }
66. }
68. //
69. // двубитное общение с ведущим устройством - см. AN187
70. //
71. void wire_send_duos_bits()
72. {
73. }
75. //
76. // считываем импульс RESET из линии
77. //
78. void wire_read_RESET()
79. {
80.     pinMode(onepinio, INPUT);
81.     while(digitalRead(onepinio))
82.     {
83.         delayMicroseconds(1);
84.     }
85.     while(!digitalRead(onepinio))
86.     {
87.         delayMicroseconds(1);
88.     }
89. }
91. //
92. // выдаём в линию 1-Wire сигнал PRESENCE
93. // для этого нужно прижать линию к земле на 60-240 микросекунд, а затем отпустить
94. //
95. void wire_PRESENCE()
96. {
97.     pinMode(onepinio, OUTPUT);
98.     digitalWrite(onepinio,LOW);         // прижимаем линию к земле
99.     delayMicroseconds(120);             // 60-240 микросекунд
100.     pinMode(onepinio, INPUT);           // отключаемся
101.     delayMicroseconds(450);
102. }
104. //
105. // выдача в линию данных iButton
106. //
107. void wire_send_data()
108. {
109.     for(int i=0;i<8;i++)
110.         wire_send_byte(key_data[i]);
111. }
113. //
114. // выдача в линию байта данных
115. //
116. void wire_send_byte(byte dsbyte)
117. {
118. }
120. //
121. // считываем байт данных из линии
122. //
123. byte wire_read_byte()
124. {
125. }
127. //
128. // пишем бит "0" в линию
129. //
130. void wire_write0(void)
131. {
132. }
134. //
135. // пишем бит "1" в линию
136. //
137. void wire_write1(void)
138. {
139. }