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This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,358 @@
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title = "Studiare un protocollo di comunicazione"
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summary = "Step 2: usare uno squalo per sniffare pacchetti"
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date = "2024-05-01"
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tags = ["Reverse Engineering", "Lettore di Presenze", "TCP", "Sniffing", "Wireshark"]
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categories = ["Progetti"]
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series = ["Lettore di presenze"]
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series_order = 2
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Nell'articolo precedente abbiamo iniziato a studiare come funziona il client
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del lettore di presenze, andando anche a decompilarne l'eseguibile. In questo
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articolo vorrei cercare di comprendere il protocollo di comunicazione che il
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client usa per interfacciarsi col lettore.
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I motivi per cui non ho fatto subito il reverse engineering del protocollo sono
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sostanzialmente due:
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1. Se fossi riuscito a decompilare correttamente il codice dell'eseguibile
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avrei potuto creare un client alternativo con molta più semplicità;
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2. A volte non si può eseguire (almeno in modo semplice) lo *sniffing* di una
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comunicazione per via del
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[TLS](https://en.wikipedia.org/wiki/Transport_Layer_Security).
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Purtroppo però la decompilazione dei DLL non è affatto facile perchè:
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> Non esiste un pulsante magico per tornare indietro, ne esiste uno per
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> generare codice C di merda con nomi di variabili a caso, ma non è un bel
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> bottone
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>
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> Traduzione di **fasterthanlime** nel video [How does the detour crate
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> work?](https://youtube.com/watch?v=aLeMCUXFJwY&t=174s)
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Nel caso foste interessati, l'NSA ha sviluppato il suo decompilatore chiamato
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[Ghidra](https://ghidra-sre.org/); vi consiglio di darci un occhiata.
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## Configurazione del client
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Nello scorso articolo abbiamo solo installato il client per Windows, ma non lo
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abbiamo mai aperto.
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Dato che per intercettare la comunicazione dobbiamo avere un client che vada
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effettivamente ad interrogare il lettore, riapro la mia macchina virtuale con
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[Windows 10 AME](https://archive.org/details/windows10-ame-21h1-2021-08-09/) e
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finisco la configurazione del client:
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{{< carousel images="images/01-client-setup/*" aspectRatio="16-9"
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interval="1000" >}}
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Una volta finita la configurazione (e aver modificato qualche file di
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configurazione a mano perchè il client comunque non vedeva il lettore nella
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rete) abbiamo la possibilità di poter richiedere le presenze tramite la rete.
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Una volta aperto il client **come amministratore**, aver premuto il tasto per
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scaricare i dati e aver aspettato **due lunghi minuti**, la bellezza di 3543
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presenze compaiono sullo schermo.
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Qualcosa mi puzza: perchè impiega due minuti a trasferire l'equivalente di un
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file che pesa poco meno di 200kiB?
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Facendo un secondo due calcoli:
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{{< katex >}}
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$$
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\frac{3543\ \textrm{righe}}{120\ \textrm{secondi}} \ \cdot\sim460\ \textrm{bit
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per riga} = 13.26\ kib/s
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$$
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13kibps di throughput utile su una connessione da 100Mbps? ***Che schifo!***
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Non voglio sapere quale disastro di programmazione aziendale italiana può aver
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causato questo, ma ho come l'impressione che sto per scoprirlo...
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## *The quieter you become...*
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Come analizzatore di reti andrò ad installare ed utilizzare
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[Wireshark](https://wireshark.org), uno strumento molto popolare per questo
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tipo di operazioni.
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Una volta installato ed aver aggiunto il nostro utente al gruppo `wireshark`
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possiamo avviarlo ed incominciare a *sniffare* tutti i pacchetti sulla nostra
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interfaccia di rete.
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Se è la prima volta che usate uno strumento del genere, potrete accorgervi che
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anche in una rete locale di piccole dimensioni circolano davvero tanti
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pacchetti, troppi per essere analizzati uno ad uno.
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È proprio qui che entrano in nostro soccorso i filtri: se digitiamo nella barra
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dei filtri la seguente stringa:
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```
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ip.addr == <IP del dispositivo>
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```
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Vedremmo solo i pacchetti che provengono *da* o sono diretti *verso*
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l'indirizzo IP che abbiamo specificato. Possiamo anche decidere di filtrare il
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traffico che passa attraverso una specifica porta TCP con:
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```
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ip.addr == <IP> && tcp.port == <Porta>
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```
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Il mondo dei filtri in Wireshark è molto vasto, lascio il [link alla
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documentazione ufficiale](https://wiki.wireshark.org/DisplayFilters) per gli
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interessati.
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Una volta fatta partire la registrazione con i filtri corretti possiamo far
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ripartire un'altra scansione completa delle presenze sul client ufficiale e
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dovremmo vedere tutti i pacchetti che si scambiano client e dispositivo in
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tempo reale.
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Alla fine del processo abbiamo registrato la bellezza di 14423 pacchetti, che
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trasportano 3543 presenze. *Il tutto diventa ancora più strano...*
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Dando un'occhiata veloce al traffico possiamo intuire un po' di cose:
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1. Nel layer di trasporto viene usato il protocollo TCP sulla porta `5005`
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2. Non viene utilizzato
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[TLS](https://en.wikipedia.org/wiki/Transport_Layer_Security) per
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crittografare i dati, *phew*
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3. Ci sono almeno tre fasi:
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* Una prima fase di inizializzazione;
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* Una seconda fase di scambio di dati nella quale vengono inviati pochi
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pacchetti ma molto grandi;
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* Una terza fase, nella quale vengono inviati moltissimi pacchetti di
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piccole dimensioni, dove si può intravedere di tanto in tanto il nome dei
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dipendenti in formato ASCII.
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Per studiare più approfonditamente il protocollo avremmo bisogno del solo
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contenuto dei pacchetti TCP. Qui ci aiuta Wireshark con una funzionalità molto
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utile.
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Se infatti andiamo a selezionare un pacchetto della comunicazione TCP a cui
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siamo interessati e premiamo il tasto destro, selezionando `Follow` > `TCP
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Stream`, Wireshark aprirà in automatico il payload di tutti i pacchetti e ci
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mostrerà solo il traffico di livello 7.
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Se andiamo a visualizzare i dati come `Raw`, Wireshark ci mostrerà i dati
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scambiati in formato esadecimale, mostrando in rosso i messaggi inviati dal
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client ed in blu le risposte date dal lettore di presenze.
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Adesso possiamo copiare le richieste nel nostro text editor di fiducia ed
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incominciare a studiare il protocollo.
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## *Fuck around and find out*
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Ora non rimane che comprendere il protocollo di comunicazione che,
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sfortunatamente, non è in un formato testuale come l'ASCII o l'UTF-8.
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Può sembrare complesso, ma mi ci è voluto solo un pomeriggio per trovare una
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soluzione abbastanza completa per quello che devo fare.
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### Richieste
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Le richieste inviate dal client sono tutte lunghe 16 byte e hanno questa
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struttura:
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```rexeg
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^55aa([0-9a-f]{24})([0-9a-f]{4})$
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```
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* I primi due byte sono sempre `55 aa` (`01010101 10101010` in binario);
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* I 12 byte successivi specificano il comando del client, che d'ora in poi
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chiamerò "payload";
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* Infine, ci sono due byte **little-endian** che specificano il numero del
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pacchetto, iniziando da `00 00`.
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Ho notato anche che il server non verifica che gli ultimi due byte siano
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inviati in modo sequenziale, quindi possono rimanere a `00 00` per tutto lo
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scambio di messaggi.
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### Risposte
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Le risposte del server invece non hanno una lunghezza fissa e sono divise in
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due parti, che d'ora in poi andrò a chiamare "header" ed "payload". L'header è
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sempre presente ed è lungo 10 byte, mentre il payload può anche essere assente.
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Quando il payload è assente il messaggio si comporta come una specie di
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`null`/`ACK`.
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```regex
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^aa55([0-9a-f]{16})(?:55aa([0-9a-f]+))?$
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```
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* I primi due byte sono sempre `aa 55` (`10101010 01010101` in binario);
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* Gli 8 byte successivi sono l'header. Di solito sono `01 01 00 00 00 00 00
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00`, ma possono cambiare;
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* Se è presente un payload, il messaggio continua con `55 aa` (`01010101
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10101010` in binario);
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* I byte rimanenti rappresentano il payload.
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### Ping
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Se vogliamo eseguire un "ping" e verificare che il server risponda possiamo
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inviare una richiesta col payload impostato a `01 80 00 00 00 00 00 00 00 00 00
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00`:
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```
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55aa0180000000000000000000000100
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aa550101000000000000
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```
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Il server risponderà poi con un pacchetto senza payload con l'header impostato
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a `01 01 00 00 00 00 00 00`.
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### Nome del dipendente
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Sapendo l'ID di un dipendente, è possibile richiedere al server il suo nome
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tramite una richiesta con payload impostato a `01 c7 xx xx xx xx 00 00 00 00 14
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00`, dove `xx xx xx xx` è un intero a 32 bit **little-endian** che rappresenta
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l'ID del dipendente.
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```
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55aa01c7xxxxxxxx0000000014000100
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aa55010100000000000055aaxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx4c0000000000595a7c7c0000
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```
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I primi 10 bit del payload sono il nome del dipendente, in caso il nome sia
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più corto di 10 caratteri lo spazio rimanente sarà riempito con dei caratteri
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terminatori `\0`.
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Questi messaggi compongono quasi la totailtà della terza fase che ho descritto
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nel capitolo precedente, quella nella quale ci sono tanti piccoli messaggi.
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Questo fa intuire che il client che prima di tutto fa il dump delle presenze in
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modo quasi istantaneo , poi aspetta due minuti scaricando **per ogni presenza
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rilevata** il nome del dipendente, anche se questo è già stato richiesto in
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precedenza. Qualcuno insegni il concetto di
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[memoizzazione](https://it.wikipedia.org/wiki/Memoizzazione) a questi
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informatici...
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### Numero totale di presenze
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Per chiedere quante presenze sono registrate sul dispositivo bisogna effettuare
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una richiesta con payload `01 b4 08 00 00 00 00 00 ff ff 00 00`:
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```
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55aa01b4080000000000ffff00000100
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aa550101xxxx00000000
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```
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Dove `xx xx` sarà il numero delle presenze salvate rappesentato in un intero a
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16 bit **little-endian**.
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65535 richieste massime sembrano un po' troppo poche, ma immagino che sarà un
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problema del me del futuro.
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### Scaricamento di tutte le presenze
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La lista di tutte le presenze va scaricata a blocchi, continuando a chiedere al
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server dei blocchi da 1024 byte (ovvero 85,333 presenze alla volta) finchè non
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viene estratto il tutto.
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Per fare ciò dobbiamo prima di tutto richiedere il numero totale delle
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presenze, poi dobbiamo inviare una richiesta con payload `01 a4 00 00 00 00 xx
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xx 00 00 00 04`, dove `xx xx` è il numero delle presenze totali
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**little-endian**.
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```
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55aa01a400000000xxxx000000040100
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aa55010100000000000055aa ...
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```
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Il server ci risponderà con un payload da 1026 byte, contenente le prime
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registrazioni seguite da due byte a zero.
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Possiamo richiedere un altro blocco da 1026 byte inviando una richiesta con
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payload `01 a4 00 00 00 00 00 00 xx xx 00 04`, dove `xx xx` è un intero
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**little-endian** che parte da `01 00`:
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```
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55aa01a4000000000000010000040100
|
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aa55010100000000000055aa ...
|
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```
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Una volta finite le registrazioni il server incomincerà ad inviare dei byte di
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padding impostati a `ff` per arrivare a 1026 byte di payload.
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### Struttura delle presenze
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Una volta ottenuti tutti i blocchi di registrazioni, possiamo andarli a
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scomporre in singole registrazioni da 12 byte ciascuno. Non sono riuscito a
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comprendere per cosa stessero tutti i singoli byte, ma quelli importanti sono
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questi:
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```regex
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..([26ae]).{5}([0-9a-f]{8})([0-9a-f]{8})
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```
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* Del secondo byte ci interessano i due bit più significativi per capire se la
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registrazione rappresenta un'entrata o un'uscita:
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* Se sono `00` allora la registrazione è la prima entrata;
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* Se sono `01` allora la registrazione è la prima uscita;
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* Se sono `10` allora la registrazione è la seconda entrata;
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* Se sono `11` allora la registrazione è la seconda uscita;
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* I penultimi quattro byte rappresentano l'ID del dipendende (in
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little-endian);
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* Gli ultimi 4 byte rappresentano la data e l'ora della presenza (in
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little-endian).
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All'inizio pensavo che la data fosse rappresentata come una UNIX Epoch, invece
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a quanto pare ha questo formato (quando rappresentato come big-endian):
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* I primi 6 bit rappresentano i minuti;
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* I 5 bit successivi rappresentano le ore;
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* I 5 bit successivi rappresentano i giorni;
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* I 4 bit successivi rappresentano i mesi;
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* Infine, gli ultimi 12 bit rappresentano gli anni.
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Sospetto inoltre che nei primi quattro byte di ogni presenza siano presenti
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anche:
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* I secondi;
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* La modalità di registrazione (se con il PIN, con l'impronta o col badge);
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* L'ID del registratore.
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Ma dato che non sono campi molto importanti ho deciso che per il momento li
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lascerò perdere.
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## Provare col terminale
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Se volessimo provare la comunicazione senza dover scrivere alcun programma che
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invia byte su un socket TCP, possiamo utilizzare un po' di utils di sistema
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come `netcat` e `xxd`:
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```shell
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# Se usate Bash o Zsh
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function send_bytes { echo -n "$3" | xxd -r -p | timeout 1 nc "$1" "$2" | xxd; }
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# Oppure, se state usate Fish
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function send_bytes -a ip porta dati
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echo -n "$dati" | xxd -r -p | timeout 1 nc "$ip" "$porta" | xxd
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end
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send_bytes 127.0.0.1 5005 55aa0180000000000000000000000100
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```
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Provando qualche comando preso dagli esempi sopra posso confermare che tutto
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sembra funzionare correttamente. Nel prossimo articolo vedremo come creare una
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piccola libreria in Rust per ricavare i dati dal lettore.
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Reference in New Issue
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