antoinet/obikeReverse engineering del protocollo di comunicazione oBike (BLE e HTTP)
Questo documento fornisce un'analisi dei protocolli di comunicazione oBike a partire da gennaio 2018.
I risultati sono stati presentati alla insomni'hack security conference 2019:
nonché all'AREA41 security conference 2018:
La serratura oBike è composta da un microcontrollore TI CC2541, un System on a Chip (SoC) ottimizzato per il consumo energetico usato per applicazioni Bluetooth Low Energy (BLE). La serratura stessa non ha connettività IP; sfrutta la connessione 3G/4G del dispositivo mobile per comunicare con il backend oBike. La serratura comunica via BLE con l'app oBike sul dispositivo mobile. I messaggi di protocollo vengono poi inoltrati al backend oBike tramite una API REST.
La serratura non ha un modulo GPS proprio. Pertanto, la posizione riportata al backend è sempre quella del dispositivo mobile, non quella dell'oBike stesso.``` GPS | +---------+ +---------+ +----------+ | oBike | | Mobile | | oBike | | Lock | +--- BLE ---> | Device | +--- HTTPS ---> | Backend | +---------+ +---------+ +----------+
## Sequenza di sblocco```
oBike Lock (BLE) Mobile Device (HTTPS) oBike Backend
------------+------------------------+---------------------------+--------------
| | |
| [1] hello(lat, lng) | |
| <--------------------- | |
Generate | | |
32bit | [2] keySource | |
Challenge | ---------------------> | [3] unlockPass(keySource) |
| | ========================> | Compute
| | | Response
| [5] | [4] encKey, keys |
| sendKeys(encKey, keys) | <======================== |
!Unlock | <--------------------- | |
Bike! | | |
| | |
Generate | | |
Acknowledge | [6] macKey, index | [7] |
Message | ---------------------> | lockMessage(macKey,index) |
| | ========================> | Register
| | | Ride (start
| | | billing)
Passaggi:
hello e invia le coordinate al lucchetto.keySource, un valore a 32 bit che rappresenta il numero di
millisecondi da quando il chip è stato alimentato (little endian).unlockPass.encKey (indice della chiave) e un valore di chiave a 128 bit in keys.encKey (troncato a 96 bit) e l'index ( corrisponde a
encKey). A quel punto, la bici si sbloccherà.macKey e index, una conferma che lo sblocco è avvenuto con successo.lockMessage, con i valori corrispondenti (macKey e
index). A quel punto, il backend oBike registrerà la corsa e avvierà la
fatturazione.I componenti del protocollo BLE descritti nelle sezioni seguenti sono implementati
nel modulo Python obike.ble_client. Inoltre, uno scanner per rilevare gli annunci
BLE di obike è implementato in obike.ble_scanner.py.
6774 0D 86 59AEB6...3931 FD | | | | | | | | | +-- Check byte | | | +----------------- Payload | | +--------------------- Command type | +------------------------- Length of payload in bytes +------------------------------- Command Signature ('gt')
Il messaggio sia in ingresso che in uscita inizia sempre con la firma `\x67\x74`
(ascii `gt`).
La lunghezza del payload è il numero di byte senza header/trailer.
Il protocollo supporta diversi tipi di messaggio identificati da un byte. I due bit
più significativi definiscono la direzione del messaggio:```
0x86 1000 0101 mobile -> obike
0x46 0100 0101 obike -> mobile
Il byte di controllo viene calcolato eseguendo lo XOR tra il tipo di comando e i byte del payload:``` check_byte = cmdtype ^ b[0] ^ b[1] ^ ... ^ b[N-1]
La dimensione massima PDU è 19 byte (header + payload + trailer). I messaggi
che superano questa dimensione vengono frammentati.
### BLE getLockRecord/deleteLockRecord
Tipo di comando: `6`
Questi messaggi vengono utilizzati per gestire il "lock record", un record di dati
persistito dal chip contenente le informazioni dell'ultima corsa, come memberid,
timestamp, identificativo oBike, coordinate, ecc.
Se chiamato senza payload, il comando viene utilizzato per recuperare il lock
record salvato:```
00000000 67 74 00 86 86 |gt...|
Se non è disponibile alcun record di blocco, il blocco risponde con un payload vuoto.``` 00000000 67 74 00 46 46 |gt.FF|
Altrimenti, la risposta del lucchetto contiene diversi valori dell'ultima corsa, nel
seguente formato:```
00000000 67 74 46 46 00 00 01 23 45 67 59 9d 72 2a 44 31 |gtFF...#d2Y.r*D1|
00000010 39 33 36 42 33 31 37 2a 72 9d 59 00 34 37 2e 33 |936B317*r.Y.47.3|
00000020 37 32 37 36 30 00 00 00 30 38 2e 35 33 30 38 34 |72760...08.53084|
00000030 32 32 00 00 87 76 f3 7a 8c be 90 f8 4b a4 fa 00 |22...v.z....K...|
00000040 2e ae e3 dc 91 00 00 00 a9 01 8b |...........|
0004 000001234567 member-id (explicitly coded in decimal, value is: 1234567)
000a 599d722a UNIX timestamp, 08/23/2017 @ 12:16pm
000e 443139333642333137 obike identifier (D1936B317) this corresponds to the MAC address without the first 3 hex digits, in this case: D4:3D:19:36:B3:17
0017 2a729d59 same UNIX timestamp, little endian
001b 00 transaction type
001c 34372e333732373630000000 latitude (47.372760)
0028 30382e353330383432320000 longitude (08.5308422)
0034 8776f37a8cbe90f84ba4fa002eaee3dc mackey (128 bits)
0044 91 key index