Группа исследователей в области беспроводной связи из Штутгарта обнаружила скрытый режим отладки в радиомодуле Wi-Fi микроконтроллера ESP32, который позволяет использовать чип в качестве программно-определяемого радиоприемника.
Содержание.
Микроконтроллер ESP32 используется в огромном количестве "умных" розеток, ламп и датчиков, и его радиомодуль реагирует только на пакеты данных, предназначенные для Wi-Fi и Bluetooth. Все остальное, что передается в диапазоне 2,4 ГГц, чип отбрасывает. Команда под руководством Флориана Эхнера из Института передачи информации Университета Штутгарта обнаружила неофициальный способ получить доступ к необработанному радиосигналу. С помощью разработанной ими прошивки с открытым исходным кодом ESP-SDR, обычная плата ESP32 без дополнительного оборудования превращается в программно-определяемый радиоприемник (SDR). В этом случае именно программное обеспечение, а не фиксированные схемы, определяет, какие сигналы должны быть проанализированы.
Разработчики, которые ранее использовали антенную решетку ESP32 под названием ESPARGOSOne для визуализации сигналов Wi-Fi, обнаружили эту особенность благодаря функции в тестовой библиотеке Espressif под названием librftest. С помощью искусственного интеллекта они проанализировали, как эта функция конфигурирует радиомодуль. Вероятно, инженеры компании Espressif создали этот путь для проведения тестов в процессе производства чипов, - пишет команда разработчиков.
Функция была впервые представлена пользователем Reddit с ником h0m3us3r, который за несколько дней до команды из Штутгарта опубликовал исходный код для ESP32-S3 и, используя дополнительный FPGA, смог постоянно получать из чипа 80 миллионов измерений в секунду. Команда из Штутгарта, по их собственным словам, уже несколько месяцев работала над сбором необработанных радиосигналов независимо от этого, поэтому они также опубликовали свои результаты.
Спектральный анализатор вместо радиоприемника.
Согласно описанию проекта, ESP-SDR превращает радиомодуль Wi-Fi и Bluetooth обычной платы ESP32 в чистый приемник SDR (Software Defined Radio). Поддерживаются различные варианты плат, от классической ESP32 до моделей S3, C6 и C5, которые охватывают не только диапазон 2,4 ГГц, но и 5 ГГц. Поскольку микросхема не может передавать данные через USB со скоростью до 80 миллионов измерений в секунду, большинство вариантов ограничиваются короткими моментальными снимками. Таким образом, ESP32 больше подходит для использования в качестве анализатора спектра, который показывает, какие сигналы присутствуют в определенном диапазоне и насколько они сильны. Он не заменяет дорогие RTL-SDR-адаптеры (стоимостью около 30 евро), которые также могут принимать FM-радио или данные от самолетов.
Видео, снятое с помощью дрона, и попытки передачи сигнала.
За четыре недели с момента публикации сообщество продолжало развиваться. Например, проект C5VRX принимает аналоговое видео в диапазоне 5,8 ГГц от дронов FPV с использованием микроконтроллера ESP32-C5 и шести резисторов. Однако на больших расстояниях он пока работает не всегда стабильно.
Функция передачи не входит в состав ESP-SDR, поэтому другие разработчики, независимо от команды из Штутгарта, выпустили собственные прошивки. Один из разработчиков под ником marble использовал две микросхемы ESP32 для обмена данными в диапазоне 2,4 ГГц, а радиолюбитель Йоахим Хаммес (DA2JH) осуществляет передачу голосовых сообщений в любительском частотном диапазоне около 2,4 ГГц, который частично перекрывается с областью Wi-Fi.
Команда из Штутгарта сознательно отказалась от использования передатчика, поскольку он мог бы быть использован для перехвата и нарушения работы чужих радиосвязей. В апреле произошел случай на Тайване, который показал, что может сделать недорогая технология SDR: студент прослушал железнодорожную систему TETRA с помощью SDR-устройства, а затем, используя портативную радиостанцию, остановил четыре поезда. ESP32 не поддерживает эти частоты. Разработчики, в свою очередь, не видят никаких "лазеек", поскольку для работы в этом режиме необходимо установить собственное программное обеспечение. Компания Espressif, производитель ESP32, пока не прокомментировала эту ситуацию.
Воспоминания об устройстве RTL-SDR.
Эта схема не совсем новая: в начале 2010-х годов любители обнаружили, что чипы Realtek, используемые в недорогих DVB-T адаптерах, могут быть использованы как программно-определяемые радиоприемники (SDR), что привело к созданию RTL-SDR. Популярная версия V4 была прекращена в мае, поскольку производимый в ней чип тюнера больше не выпускается. Как и в случае с RTL-SDR, потенциал сейчас заключен в массовом чипе, который изначально был разработан для других целей.
Проект ESP-SDR распространяется под лицензией GPLv3 или более новой версией и доступен на GitHub. Утилита установки для браузера позволяет напрямую прошивать программное обеспечение на большинство плат ESP32. После этого веб-интерфейс ESP-WebSDR отображает спектр сигнала в реальном времени.
Если вы хотите самостоятельно передавать данные с использованием прошивки, разработанной другими разработчиками, вам следует быть внимательным: даже если для работы в сети Wi-Fi не требуется лицензия любительского радиовещания, существуют строгие ограничения на мощность сигнала и форму сигнала.
Первоисточник — Heise
Сообщите редакции. Существенные исправления мы отмечаем в материале