近年來，越來越多的家用電器貼上了智能的標籤。當看到 「智能」 這兩個字的時候，我們可能會覺得這些電器比傳統電器更加聰明、便捷。但是，使用這些需要連接網絡的智能設備時，你是否考慮過它的安全性呢？
近日，安全公司 Avast 的研究人員馬丁 · 霍恩（Martin Hron）進行了一項實驗，他對一臺 250 美元的智能咖啡機進行了逆向工程。他希望了解，針對這些物聯網設備可以進行何種黑客攻擊。經過一周的努力，他得出了答案。具體來說，他可以通過黑客攻擊使咖啡機打開加熱器，讓它噴水，開啟磨豆機，甚至顯示一條勒索信息，同時讓咖啡機反覆發出嗶嗶聲。並且，想要阻止這些麻煩的唯一方法，只能是拔下電源線。
霍恩在接受採訪時說：「智能咖啡機是有可能遭到黑客攻擊的。這個實驗是為了說明這確實發生了，並且可能會發生在其他物聯網設備上。」
大多數物聯網設備都是「開箱即用」，用戶不需要配置任何東西，通常，賣家也不會考慮這個問題。所以，這是一個很好的例子，讓大家了解一些事情。
圖 | 智能咖啡機（來源：Avast）
什麼是開箱即用？
當霍恩首次連接到智能咖啡機時，他發現咖啡機充當了 Wi-Fi 熱點，而且該熱點通過不安全的連接與智慧型手機 APP 進行通信。該 APP 可用於配置設備，用戶可以選擇將其連接到家庭 Wi-Fi 網絡。由於沒有加密，研究人員可以輕鬆了解手機如何控制咖啡機，同時，由於沒有身份驗證，黑客軟體同樣可以控制咖啡機。
這種機制使霍恩只能實現一小部分命令，它們都不是特別有害。隨後霍恩檢查了咖啡機接收固件更新的機制。事實證明，它們是通過手機接收固件更新的，而且同樣沒有加密，沒有身份驗證。
這些明顯的漏洞給霍恩創造了進行黑客攻擊的機會。由於最新的固件版本存儲在 Android 應用程式中，因此他可以將其弄到計算機上，然後使用軟體分析器 IDA 進行逆向工程。不費吹灰之力，他破解出可讀的代碼。
他在博客中寫道：「據此，我們可以推斷出整個更新機制沒有加密，並且固件可能是直接添加到咖啡機快閃記憶體中的'明文'圖像。」
拆機
為了真正地反彙編固件（即將二進位代碼轉換為與硬體進行通信的底層彙編語言），霍恩必須知道咖啡機使用的是哪種 CPU。於是他拆開設備內部零件，找到電路板，並識別晶片。以下兩張圖片顯示了他的發現：
圖 | 咖啡機內部電路板（來源：Avast）
1. 帶 AT 數據機固件的 ESP8266 晶片；2. STM32F05106 ARM Cortex M0 晶片，它是主 CPU；3. 帶配置的 I2C EEPROM；4. 調試埠和編程接口。（來源：Avast）
在拆機了解了各部分的功能之後，霍恩將它們重新組裝起來。之後，霍恩能夠撤銷咖啡機最重要的功能，包括檢查加熱器上是否裝有水瓶，使設備發出蜂鳴聲。霍恩還能控制咖啡機的固件安裝更新。以下是咖啡機主要組件的框圖：
（來源：Avast）
最終，霍恩獲得了足夠的信息來編寫模仿更新過程的 python 腳本。他使用固件的略微修改版本，發現它可以正常工作。以下是霍恩編程實現的字符顯示：
（來源：Avast）
足以讓用戶望而卻步
下一步是創建修改後的固件，使之做一些不那麼友好的事情。
霍恩寫道：「最初，我們想證明這個設備可以進行加密貨幣的挖掘工作。考慮到 CPU 和架構，它當然是可行的，但在 8MHz 的速度下，這沒有任何意義，因為這樣一個礦機的生產價值可以忽略不計。」
因此，研究人員決定做其他事情來搗亂：如果主人想讓咖啡機停止運行，就得交出贖金，就像視頻中顯示的那樣。由於晶片中有還一些未使用的內存空間，霍恩添加了幾行代碼，就導致了所有的混亂。
「我們認為這足以讓用戶望而卻步。我們能輕易讓智能咖啡機的使用體驗達到最差，用戶唯一能做的就是把咖啡機從電源插座上拔下來。」
如果更新腳本和修改後的固件被重新編寫並加載到 Android 手機上（由於 iOS 系統封閉的特性，其攻擊難度要大得多），有幾種方式可以實施攻擊。最簡單的方法就是在 Wi-Fi 範圍內找到易受攻擊的咖啡機。如果設備連接 Wi-Fi 網絡時沒有進行相關配置，找到它們可以說唾手可得。
黑客攻擊主戰場
一旦設備連接到家庭網絡，這個配置咖啡機和啟動任何更新所需的臨時 SSID 就不再可用了。但是，如果攻擊者知道給定網絡上正在使用一臺智能咖啡機，他就可以直接繞過這個限制。然後，攻擊者將向網絡發送一個取消授權包，這將導致咖啡機斷開連接。之後，設備將再次開始廣播 SSID，讓攻擊者自由地用惡意固件更新設備。
很多人都知道，這種攻擊的局限性在於，只有當攻擊者能夠定位到一個易受攻擊的咖啡機，並且處於咖啡機的 Wi-Fi 範圍內時，它才會起作用。霍恩說，解決這個問題的一種方法是入侵一個 Wi-Fi 路由器，用它作為黑客攻擊主戰場來攻擊咖啡機。這種攻擊可以遠程進行，但如果攻擊者已經入侵了路由器，網絡所有者就需要擔心比咖啡機故障更糟糕的事情了。
霍恩說，無論如何，勒索襲擊只是攻擊者所能做的開始。他認為，經過更多的工作，攻擊者可以對咖啡機進行編程，攻擊路由器、計算機或與同一網絡相連的其他設備。而且，攻擊者能在沒有明顯跡象的情況下做到這一點。
正確地看待這件事
由於種種限制，這種黑客攻擊並不代表真正或直接的威脅，儘管對於某些人而言，這足以使他們遠離 「智能」 產品，至少遠離沒有使用加密和身份驗證的設備。
當然，這種黑客攻擊只是一項實驗，旨在探索連接到網際網路的咖啡機、冰箱和其他家用設備的種種可能性。有趣的是，被黑的咖啡機已不能再接收固件更新，因此業主無法採取任何措施來修復霍恩發現的漏洞。
霍恩還提出了一個重要觀點：「典型冰箱的使用壽命為 17 年，供應商能為其維持 17 年的軟體更新嗎？」這是現代物聯網設備中最令人關注的問題之一。
當然，即使它不再獲得更新，用戶仍然可以使用它，但是隨著物聯網爆炸式的發展速度和並不完善的服務支持，這些設備極易受到攻擊，它們可以被濫用於諸如網絡破壞、數據洩漏、勒索軟體攻擊和 DDoS 攻擊等。
還有一個問題，那就是如何應對物聯網爆炸發展。當我們逐步實現萬物互聯的時候，我們怎麼樣才能保障各個設備的安全性呢？這些問題都值得研發人員和商家深思。
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參考：
https://arstechnica.com/information-technology/2020/09/how-a-hacker-turned-a-250-coffee-maker-into-ransom-machine/