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利用蓝牙功能两秒攻击解锁Tapplock智能挂锁

2018-07-19

利用蓝牙功能两秒攻击解锁Tapplock智能挂锁。 几个星期前,Youtube上名为JerryRigEverything的人上传了一段针对 Tapplock 智能蓝牙指纹挂锁的拆解视频。视频显示,只要用一个GoPro相机固定粘附底座就可以把 Tapplock 后盖取

几个星期前,Youtube上名为JerryRigEverything的人上传了一段针对 Tapplock 智能蓝牙指纹挂锁的拆解视频。视频显示,只要用一个GoPro相机固定粘附底座就可以把 Tapplock 后盖取下,然后再利用螺丝刀就能把 Tapplock 的锁扣轻松打开。
有点不可思议,这段视频引发了我对 Tapplock 智能挂锁的安全性好奇,这款具备指纹识别、手机蓝牙和莫尔斯码解锁的智能挂锁,在方便的同时,它安全性如何呢?由此我对 Tapplock 进行了一番研究,最终我实现了2秒之内对Tapplock的解锁。
硬件构成
Tapplock智能挂锁由淬火钢和耐用压铸的Zamak-3锌合金打造而成。

Zamak-3锌合金常用于儿童玩具、门把手、男士剃须刀等压铸产品,严格来说,这种金属材质强度不高,且在400℃以下就能熔化变形,对于结实的锁体来说,这不是一个好的材质选择。Zamak-3便于制作一些外观精致且感觉牢固的精细铸件,也仅只是看着安全牢固而已。
加密机制
Tapplock智能挂锁选用了 AES 128位的加密算法,加密强度算是很高的了。

这种加密强度与军用级别相当,但于对 IoT 黑客们来说,这种对称加密还是存在着一些缺点,尤其在这里的Tapplock使用说明中,完全没有密钥配对、交换和共享的规定,甚至在安全性说明中连基本的身份认证都没有。所以,类似这种应用场景中,AES-128加密还存在不足。
此外,针对Tapplock挂锁的安全性,也有诸多争议,就比如这里的 “牢不可破的Tapplock没那么安全可靠”,文章中罗列了好多针对 Tapplock 软硬件的安全测试,最终发现Tapplock并不那么安全。
Tapplock官方宣称自己的挂锁 “非常强悍”,但实际在Abloy Protec门锁面前,估计就没法比了。Tapplock官方还宣称自己的挂锁 “几乎牢不可破”,但最终却被一把4英寸的螺栓切割器瓦解。看来,一切都是的吹嘘的营销策略。
安全测试
以上各路安全测试也激起了我的好奇心,那就买一把Tapplock智能挂锁来实际测测吧,80欧元的价格付款,14小时之后,一款Tapplock智能挂锁就送到我家了。首先,我先按照 JerryRigEverything 的方法,用一个GoPro相机粘附底座粘住了 Tapplock 后盖。
经过30分钟的充分粘合后,用力拉粘附底座,可惜怎么也弄不开Tapplock后盖。原来,在后盖内还有一个伸到后盖项部的弹簧梢,是专门为了防止后盖的松动或转动而设计的。这个弹簧梢有可能被破坏,但是只靠一个相机粘附底座可能是不行的。但 JerryRigEverything 的Tapplock测试用锁,没有这个伸出的弹簧梢,但我们购买的Tapplock测试用锁是有这个弹簧梢的,所以,我们使劲拉住相机粘附底座最后也没能按JerryRigEverything的方法打开Tapplock后盖。
使用低功耗蓝牙(BLE)控制 Tapplock
现在,我们转向低功耗蓝牙(BLE)进行测试,意外的是,我们通过这里发现了一些不可思议的事。一般来说,我喜欢阅读一些费时且深入有创意的 IoT 破解文章,但这里我们就不绕了,直奔主题吧。在不到45分钟的时间里,我们需要完成对 Tapplock 的破解解锁。
首先,我们发现,Tapplock 手机APP的HTTP通信中,竟然没有传输加密机制,这是2018年啊,又不是古时候,完全令人吃惊。

从以上网络分析中可看到,当我每次用BLE连接 Tapplock 时,就会有一个 “随机” 字符串被发送给Tapplock端,这些字符串貌似是与 Tapplock 进行交流的命令。

但也值得注意的是,无论我执行多少次对 Tapplock 的连接请求,这些字符串数据都是不变的。从以下蓝牙利用工具gatttool的命令行执行中可以看到,Tapplock 还容易受到重放攻击。

由于 Tapplock 手机APP允许用户与其它人共用Tapplock挂锁,或是在某个期限内撤销使用权许可。由此,我把该测试用锁与其他用户进行了共享,然后抓取其中的BLE通信数据发现,这种用户间共享Tapplock的做法,完全与正常单一用户对Tapplock的控制一样,也就是,即使你撤销了其他共享用户的解锁权限,但其他用户一样可以在此之前,可以通过通信数据抓包方式获取到解锁认证的所有信息,利用该信息可以实现对Tapplock的认证解锁,和单一控制用户没啥区别。这就有点像智能门铃 Ring Smart Doorbell 的问题一样,不可能撤销另一具备高解锁权限的用户。
没有出厂重置设置
Tapplock 智能挂锁没有配备应有的出厂重置机制,使用账户只能删除其相应的挂锁信息,而不能删除相应的解锁数据。留存的解锁数据是发送到服务端或是从服务端发送给Tapplock的,因此,处于网络中适当位置的攻击者可以拦截这些解锁数据,利用这些数据间接实现Tapplock开锁。
这可不是小问题,废话少说,能开锁才是重点,现在我们需要来分析一下那些随机数据是如何实现开锁的。
完全控制
经过几分钟的研究分析,我发现了与Tapplock挂锁开锁过程配对的具体函数方法:
public void regularPair(String str, byte[] bArr, byte[] bArr2) { bArr = getCMD(CMD_PAIRING_REGULAR, bArr, bArr2);
send(str, bArr);

str = TAG;
bArr2 = new StringBuilder();
bArr2.append("Regular pair called, send ");
bArr2.append(BluetoothTool.byteToStr(bArr));
Log.e(str, bArr2.toString());
}
该方法中向Tapplock挂锁发送了包含两个双字节数组的固定命令CMD_PAIRING_REGULAR。这两个双字节数组会读取以下相应信息:
this.bluetoothCenterManager.regularPair(lockMacAddress, BluetoothTool.strToBytes(lockInfo.getKey1()), BluetoothTool.strToBytes(lockInfo.getSerialNo()));
有效信息也就是Key1 和 SerialNo,它们是从哪里发送来的呢?原来当锁发生初始配对时,以上信息经keyAndSerialNo方法,间接转化为Tapplock挂锁的蓝牙MAC地址。keyAndSerialNo方法如下:
public static String keyAndSerialNo(String str, String str2) {
str = AndroidTool.md5(str.toUpperCase()).toUpperCase();
if (str2.equals(KEY_ONE) {
str = str.substring(0, 8);
} else if (str2.equals(KEY_TWO) {
str = str.substring(8, 16);
} else if (str2.equals(SERIAL_NO) {
str = str.substring(16, 24);
}
return str;
}
这里,它会把Tapplock挂锁的蓝牙MAC地址大写,然后把它转化为一个MD5哈希值,其中0到7个字符为key1,16到23个字节为SerialNo序列号。
是的,解锁Tapplock唯一需要知道的就是Tapplock的蓝牙MAC地址,而这个MAC地址却是由Tapplock广播出来的。我直接被这种糟糕的安全性震惊了,于是乎,我又重新订购了一个Tapplock,并确认了Tapplock挂锁和其APP的真实性。
最后,我编写了一个攻击脚本来扫描Tapplock挂锁并能实现解锁,用该脚本可以不到2秒的时间就能解锁任何一款Tapplock,完全不需要任何高深的知识和技巧。后期,我会将该脚本移植到一个Android应用程序中,使整个解锁操作更方便快捷。总体来说,实现对Tapplock挂锁的开锁成本非常低廉。Tapplock智能挂锁的这种安全性让人汗颜,这种做法算是对消费者的不尊重,我也是无语了。

物理安全性
Tapplock声称具备防垫片功能,它在锁栓中采用了传统的做法,也就是在锁扣中延伸出了另外一级咬合口,这样能避免攻击者用垫片开启闩锁。但是Tapplock的咬合口相对比较细薄,且离压力的接合点有些远。

另外,用一个12寸的螺栓切割器,不到10秒就能把Tapplock锁栓搞定:

漏洞上报
作为一款智能挂锁,Tapplock 的安全机制其实非常明确,那就是避免攻击者开锁。而锁的安全程度取决于其自身的威胁模型设计,正确的安全设计多少能减缓攻击者对锁的攻击过程,而且不会出现可被利用的安全纰漏。而作为 IoT 时代的智能挂锁,Tapplock的安全性简直堪忧,不出2秒钟就能被开锁搞定。但当我把这个问题反馈给Tapplock官方之后,它们竟然回复我:
“Thanks for your note. We are well aware of these notes.”
谢谢你的上报提醒,我们已经知晓了这些问题。
啊,原来Tapplock官方在知晓这些问题的同时,不但不修复,而且还继续售卖这些锁具,也不让消费者知晓。这完全有些让我震惊。就在我发布该文章不久后,网上又惊现了通过 API 解锁Tapplock的发文。
好在几天之后,Tapplock官方就此发声,提醒用户要及时更新手机APP和锁具固件版本,同时警告用户要小心某些攻击场景。
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