Όπως ήδη γνωρίζετε, το radio hacking είναι η αιχμή του δόρατος της κυβερνοασφάλειας! Τόσα πολλά πράγματα στην ψηφιακή μας ζωή λειτουργούν με ραδιοσήματα, όπως,
Κινητές συσκευές
Drones
Wi-Fi
Bluetooth
Near Field Payment Systems (NFC)
Automobile Key Fobs
Remote Control Systems όπως η οικιακή ασφάλεια
RFID
Satellite Signals
GPS και άλλα.
Ο στόχος αυτής της σειράς οδηγών είναι η χρήση φθηνού υλικού και δωρεάν λογισμικού για την εκμετάλλευσης μιας ποικιλίας ραδιοσημάτων ώστε να καταδειχθεί η ευπάθεια αυτών των συσκευών και τεχνολογιών.
Αυτό το άρθρο απευθύνεται σε όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με τη βασική Radio ορολογία και τις έννοιές της. Για όσους από εσάς είστε εξοικειωμένοι, θεωρήστε το ως μια επανάληψη. Σκοπός μου εδώ είναι να σας δώσω τις βασικές έννοιες που θα σας επιτρέψουν να μπείτε στον συναρπαστικό κόσμο του Radio Hacking!
Table of Contents
Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία
Με τον κίνδυνο να δηλώσουμε το προφανές, όλοι μας χρησιμοποιούμε ραδιοσήματα στην καθημερινή μας ζωή.
Η ραδιοεπικοινωνία είναι τόσο πανταχού παρούσα και συνηθισμένη στον 21ο αιώνα που πολλοί από εμάς ξεχνάμε πόσο σημαντική είναι. Όταν λέω ραδιόφωνο, συχνά μου έρχεται στο μυαλό η εικόνα της συσκευής αναπαραγωγής μουσικής στα αυτοκίνητα και τα φορτηγά μας, αλλά τα ραδιοσήματα χρησιμοποιούνται για πολλά περισσότερα πράγματα. Θα προσπαθήσω να ξεκινήσω με τα βασικά και να τα αναπτύξω από εκεί, ώστε να μη χάσει κανείς τις βασικές αρχές που είναι κρίσιμες όταν χακάρει αυτά τα σήματα.
Πώς λειτουργεί το Radio; Πιθανότατα μάθατε κάπου στα μαθήματα φυσικής του γυμνασίου ότι όταν εφαρμόζεται τάση σε δύο μεταλλικές πλάκες, δημιουργείται ένα ηλεκτρικό πεδίο. Όταν στη συνέχεια ρεύμα διαρρέει το καλώδιο, δημιουργείται μαγνητικό πεδίο (ηλεκτρικό πεδίο είναι η δύναμη γύρω από ένα φορτισμένο σωματίδιο, ενώ μαγνητικό πεδίο είναι η δύναμη που ασκεί ένας μαγνητικός πόλος σε ένα μαγνητικό υλικό ). Ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να παράγει ένα μαγνητικό πεδίο. Το Radio είναι το αποτέλεσμα του τρόπου με τον οποίο αυτά τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία αλληλεπιδρούν.
Μια αλλαγή στο ρεύμα σε ένα καλώδιο παράγει ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Ένα καλώδιο σε ένα μεταβαλλόμενο πεδίο παράγει μια τάση. Ένα μεταβαλλόμενο ρεύμα σε ένα σύρμα θα προκαλέσει ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Αυτό θα προκαλέσει ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο κάθετο στο μαγνητικό πεδίο. Σημειώστε ότι σε κάθε περίπτωση, η αλλαγή είναι αυτή που προκαλεί την ανάπτυξη αυτών των πεδίων (ως εκ τούτου, όπως γνωρίζετε, μια ηλεκτρική γεννήτρια πρέπει πάντα να κινείται για να παράγει ηλεκτρισμό). Η συνεχής κίνηση προκαλεί την κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα στο σύρμα. Η κίνηση αυτού του πεδίου ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό κύμα.
Αυτά τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα έχουν τις ίδιες ιδιότητες με το φως. Στην πραγματικότητα, το φως είναι ένα ορατό ηλεκτρομαγνητικό κύμα! Καταλαβαίνουμε ήδη ότι το φως μπορεί να ανακλαστεί, να διαθλαστεί, να διαθλαστεί, να απορροφηθεί και να φιλτραριστεί και το ίδιο μπορεί να συμβεί και με τα ηλεκτρομαγνητικά μας κύματα. Αυτό κάνει την κατανόηση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων λίγο πιο εύκολη.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, είναι οι αλλαγές με την πάροδο του χρόνου που δρομολογούν αυτά τα πεδία. Ένα ρεύμα μπορεί να πάρει πολλές μορφές, αλλά η πιο συνηθισμένη μορφή μοιάζει με την παρακάτω.
Συχνότητα
Αυτό το σχήμα αναφέρεται ως ημιτονοειδές (όχι, δεν έχει καμία σχέση με τη μύτη ή τα ιγμόρεια). Αυτή η μορφή ή κυματομορφή χρησιμοποιείται στα περισσότερα πρακτικά συστήματα. Αυτός ο τύπος σήματος λέγεται ότι έχει μια συχνότητα ή τον αριθμό των φορών που ολοκληρώνει έναν κύκλο (σκεφτείτε το όπως ένα ποδήλατο. Ένας κύκλος είναι κάθε φορά που το πεντάλ επιστρέφει στην ίδια θέση. Η συχνότητα είναι ο χρόνος που χρειάζεται το πόδι και το πεντάλ να επιστρέψουν στην ίδια θέση). Δεδομένου ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός (186.000 μίλια ανά δευτερόλεπτο), αυτός ο κύκλος μετριέται σε κλάσματα του δευτερολέπτου ή σε πόσους κύκλους ανά δευτερόλεπτο.
Οι συχνότητες εκφράζονται σε Hertz. Ένας κύκλος ανά δευτερόλεπτο είναι ένα Hertz. Από εκεί και πέρα, η βιομηχανία και η επιστήμη χρησιμοποιούν τις γνωστές ελληνικές καταλήξεις για τις χιλιάδες (kilo), το εκατομμύριο (mega), το δισεκατομμύριο (giga) και το τρισεκατομμύριο (tera).
Έτσι, 1000 κύκλοι ανά δευτερόλεπτο είναι 1 kilohertz, 1 εκατομμύριο κύκλοι είναι 1 megahertz και 1 δισεκατομμύριο κύκλοι είναι 1 gigahertz. Για τους σκοπούς μας εδώ, το εύρος των συχνοτήτων μεταξύ περίπου 1 MHZ (1.000.000) έως περίπου 6GHZ (6.000.000.000.000) είναι εκεί που θα εστιάσουμε την προσοχή μας.
Η συχνότητα είναι πολύ σημαντική για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα σήματα διαδίδονται από το ένα μέρος στο άλλο.
Η συχνότητα του κύματος θα καθορίσει τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρά με αντικείμενα κατά μήκος της διαδρομής του. Όπως θα δούμε, οι χαμηλότερες συχνότητες μπορούν καλύτερα να κάμπτονται και να διαθλώνται γύρω από αντικείμενα από ό,τι οι υψηλότερες συχνότητες.
Η συχνότητα ενός ραδιοφωνικού σήματος είναι σημαντική για διάφορους λόγους.
Πρώτον, καθορίζει την εμβέλεια του σήματος. Οι χαμηλότερες συχνότητες έχουν μεγαλύτερα μήκη κύματος, τα οποία μπορούν να ταξιδέψουν μακρύτερα μέσα από την ατμόσφαιρα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ραδιοφωνικοί σταθμοί ΑΜ, οι οποίοι συνήθως χρησιμοποιούν συχνότητες στην περιοχή 530-1700 kHz, έχουν μεγαλύτερη εμβέλεια από τους ραδιοφωνικούς σταθμούς FM, οι οποίοι συνήθως χρησιμοποιούν συχνότητες στην περιοχή 88-108 MHz.
Δεύτερον, η συχνότητα καθορίζει την ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να μεταδοθούν μέσω ενός ραδιοφωνικού σήματος. Οι υψηλότερες συχνότητες μπορούν να μεταφέρουν περισσότερα δεδομένα από τις χαμηλότερες συχνότητες. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα κυψελοειδή δίκτυα, τα οποία χρησιμοποιούν πολύ υψηλές συχνότητες στην περιοχή 1,7-2,2 GHz, μπορούν να μεταδίδουν περισσότερα δεδομένα από τους παραδοσιακούς ραδιοφωνικούς σταθμούς AM ή FM.
Τρίτον, η συχνότητα καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο τα ραδιοκύματα αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον. Οι χαμηλότερες συχνότητες μπορούν να διαπεράσουν τοίχους και άλλα αντικείμενα, ενώ οι υψηλότερες συχνότητες είναι πιο πιθανό να ανακλαστούν ή να απορροφηθούν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ραδιοκύματα χρησιμοποιούνται για εφαρμογές όπως η πρόγνωση του καιρού και ο έλεγχος της εναέριας κυκλοφορίας, όπου είναι σημαντικό να μπορούν να διαπερνούν αντικείμενα.
Γενικά, τα ραδιοσήματα περιγράφονται με βάση τη συχνότητα. Διάφορες συχνότητες προορίζονται και χρησιμοποιούνται για διάφορους σκοπούς, έτσι όπως περιγράψαμε παραπάνω, το Wi-Fi και το Bluetooth λειτουργούν στα 2,5 ghz (όπως και ο φούρνος μικροκυμάτων σας), ενώ το κινητό σας τηλέφωνο λειτουργεί σε πολλαπλές συχνότητες μεταξύ 700Mhz έως 2,3 Ghz. Τα dongles κλειδώματος αυτοκινήτου λειτουργούν στα 315Mhz (ΗΠΑ και Ιαπωνία) και στα 433,9Mhz (Ευρώπη). Τα σήματα ADS-B των αεροσκαφών (επικοινωνία συντεταγμένων GPS, ταχύτητας και υψομέτρου) λειτουργούν στα 1090 Mhz.
Ενώ θα εξετάσουμε την υποκλοπή, αναπαραγωγή, παρεμβολή και παραβίαση σημάτων σε αυτό το εύρος σε αυτό το στάδιο, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ποιες συσκευές SDR είναι ικανές να λειτουργούν σε αυτές τις περιοχές. Ακολουθεί πίνακας με τις πιο κοινές συσκευές SDR και τις προδιαγραφές τους.
Δεν είναι σε αυτή τη λίστα το Flipper Zero. Λειτουργεί μόνο σε συχνότητες κάτω του 1GHZ. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορεί να λειτουργήσει (χωρίς τροποποιήσεις) στις συχνότητες του σήματος Wi-Fi, του Bluetooth, του ADS-B του αεροσκάφους ή των περισσότερων σημάτων κινητής τηλεφωνίας. Τα Ettus και HackRF One έχουν τις ευρύτερες ζώνες συχνοτήτων και μπορούν να λαμβάνουν και να εκπέμπουν στις περισσότερες από τις συχνότητες που θα χρησιμοποιήσουμε εδώ. Το Lime SDR διαθέτει δύο πομπούς και δύο κανάλια δέκτη, καθιστώντας το καταλληλότερο για εφαρμογές υψηλών επιδόσεων.
Συνοψίζοντας, η συχνότητα είναι μια σημαντική παράμετρος για τα ραδιοσήματα. Καθορίζει την εμβέλεια, τη χωρητικότητα δεδομένων και την αλληλεπίδραση με το περιβάλλον ενός ραδιοσήματος. Η επιλογή της συχνότητας εξαρτάται από τη συγκεκριμένη εφαρμογή για την οποία χρησιμοποιείται το ραδιοσήμα.
Μήκος κύματος
Το μήκος κύματος ενός κύματος είναι η απόσταση που διανύει το κύμα κατά τη διάρκεια ενός κύκλου. Το μήκος κύματος μπορεί να προσδιοριστεί διαιρώντας την ταχύτητα του σήματος (ταχύτητα του φωτός) με τη συχνότητα του σήματος. Έτσι, αν έχουμε ένα σήμα με συχνότητα 2,5Ghz (WiFi), το μήκος κύματος θα είναι η ταχύτητα του φωτός (300.000.000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο) διαιρούμενη με τη συχνότητα (2.500.000.000 κύκλοι ανά δευτερόλεπτο. Αυτό σημαίνει ότι το μήκος κύματος ενός σήματος Wi-Fi είναι 0,12 μέτρα.
300,000,000/2,500,000,000 =.12m
Αυτό είναι το πόσο μακριά ταξιδεύει το κύμα κατά τη διάρκεια ενός κύκλου.
Δεδομένου ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή (το θυμάστε αυτό από τη φυσική του γυμνασίου), κάθε ραδιοφωνικό σήμα μπορεί να περιγραφεί είτε από τη συχνότητα είτε από το μήκος κύματος.
Γενικά, σε αυτόν τον κλάδο τα ραδιοσήματα περιγράφονται από τη συχνότητά τους (εξίσου εύκολα θα μπορούσαν να περιγραφούν από το μήκος κύματος). Διάφορες συχνότητες είναι δεσμευμένες και χρησιμοποιούνται για διάφορους σκοπούς. Όπως περιγράψαμε παραπάνω, το Wi-Fi και το Bluetooth λειτουργούν στα 2,5ghz (όπως και ο φούρνος μικροκυμάτων σας), ενώ το κινητό σας τηλέφωνο λειτουργεί σε πολλαπλές συχνότητες από 700Mhz έως 2,3Ghz. Τα dongles κλειδώματος αυτοκινήτου λειτουργούν στα 315Mhz και 433.9Mhz. Το ADS-B των αεροσκαφών (που μεταδίδει συντεταγμένες GPS, ταχύτητα και υψόμετρο) λειτουργεί στα 1090 Mhz.
Περίληψη
Για να γίνετε έμπειροι Radio Hackers, πρέπει να κατανοήσετε ορισμένες βασικές έννοιες των ραδιοκυμάτων. Σε αυτή την πρώτη από μια σειρά βασικών στοιχείων για το Radio, προσπαθήσαμε να κατανοήσουμε τα βασικά στοιχεία της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, της συχνότητας και του μήκους κύματος.
