IoT路由器固件解密：Ghidra逆向获取key和文件格式解析实战

1. 背景介绍

本文详细记录了如何通过逆向工程解密D-Link路由器加密固件的过程。固件版本从v1.04（未加密）升级到v1.10（加密），必须经过中间版本v1.04才能升级到v1.10，无法跳跃升级。

2. 初步分析

2.1 固件对比分析

使用binwalk工具分析两个版本固件：

未加密固件(v1.04):

binwalk -Me FW104B02_Middle_FW_Unencrypt.bin

结果显示可以正常解析出uImage头、LZMA压缩数据等结构。

加密固件(v1.10):

binwalk -Me FW110B02_FW_Encrypt.bin

结果显示无法解析文件系统，仅识别出QNX4 Boot Block。

2.2 加密检测方法

判断固件是否加密的方法：

1. binwalk -E 查看熵值 - 接近1且无变化可能为加密
2. binwalk -Me 强制解析 - 能解析为压缩，不能解析为加密

3. 逆向工程分析

3.1 关键文件发现

在未加密固件中发现：

1. RSA公钥文件：/etc_ro/public.pem
2. 解密程序：/bin/imgdecrypt (ELF格式，MIPS架构)

3.2 Ghidra逆向分析

使用Ghidra逆向imgdecrypt文件，发现关键函数：

解密函数：

int decrypt_firmare(int param_1, undefined4 *param_2, undefined4 param_3, undefined4 param_4) {
    // ... 初始化变量 ...
    local_20 = "/etc_ro/public.pem";
    // ... 密钥生成和打印逻辑 ...
    printf("key:");
    for (num = 0; num < 0x10; num = num + 1) {
        printf("%02X", (uint)*(byte *)((int)&local_18 + num));
    }
    puts("\r");
    // ... 解密操作 ...
}

关键函数调用链：

1. FUN_00402554 - 处理密钥
2. FUN_0040108c - 包含AES加解密逻辑

3.3 密钥提取

通过分析逆向代码，发现：

• AES密钥：358790034519f8c8235db6492839a73f
• IV值：98c9d8f0133d0695e2a709c8b69682d4
• 加密数据：\xc8\xd3\x2f\x40\x9c\xac\xb3\x47\xc8\xd2\x6f\xdc\xb9\x09\x0b\x3c

使用OpenSSL解密获取最终密钥：

printf "\xc8\xd3\x2f\x40\x9c\xac\xb3\x47\xc8\xd2\x6f\xdc\xb9\x09\x0b\x3c" | \
openssl aes-128-cbc -d -nopad \
-K "358790034519f8c8235db6492839a73f" \
-iv "98c9d8f0133d0695e2a709c8b69682d4" | hd

输出密钥：c0 5f bf 19 36 c9 94 29 ce 2a 07 81 f0 8d 6a d8

4. 模拟执行获取密钥

使用QEMU模拟执行环境获取密钥：

1. 安装qemu-user-static：

sudo apt install qemu-user-static

2. 确认文件架构：

readelf -h ./bin/imgdecrypt

结果显示为MIPS架构，32位，小端序

3. 模拟执行：

cp /usr/bin/qemu-mipsel-static .
sudo chroot . ./qemu-mipsel-static ./bin/imgdecrypt FW110B02_FW_Encrypt.bin

输出密钥：key:C05FBF1936C99429CE2A0781F08D6AD8

5. 固件解密过程

5.1 固件结构分析

加密固件二进制格式：

1. 魔数字节：53485253
2. 固件解密区域大小：00CA6ABB
3. 加密区域大小：00CA6AC0
4. IV值：67C6697351FF4AEC29CDBAABF2FBE346
5. SHA512校验值（3个）
6. 未使用区域
7. 解密/加密算法区域（各512字节）
8. 填充区域

5.2 具体解密步骤

1. 提取加密区域：

dd iflag=skip_bytes,count_bytes if=FW110B02_FW_Encrypt.bin \
of=Bin_Encrpted.bin skip=1756 count=13265600

2. 验证SHA512：

sha512sum Bin_Encrpted.bin

应与固件中的加密区域SHA512值一致

3. 使用OpenSSL解密：

openssl aes-128-cbc -d -p -nopad -nosalt \
-K C05FBF1936C99429CE2A0781F08D6AD8 \
-iv 67C6697351FF4AEC29CDBAABF2FBE346 \
-in Bin_Encrpted.bin -out Bin_Decrpted.bin

4. 提取固件：

dd iflag=skip_bytes,count_bytes if=Bin_Decrpted.bin \
of=Bin_Firmware.bin count=13265595

5. 追加密钥（签名）：

perl -e 'print pack "H*", "C05FBF1936C99429CE2A0781F08D6AD8"' >> Unencrypted_Firmware.bin

6. 验证解密结果：

sha512sum Unencrypted_Firmware.bin

应与固件中的解密固件区域SHA512值一致

7. 使用binwalk解析：

binwalk -Me Unencrypted_Firmware.bin

6. 总结

本教程详细展示了：

1. 通过binwalk初步分析固件加密状态
2. 从未加密固件中寻找关键文件和线索
3. 使用Ghidra逆向分析解密程序
4. 提取AES密钥和IV值的方法
5. 两种获取密钥的方式（逆向分析和模拟执行）
6. 完整的加密固件解密流程
7. 固件二进制结构分析

关键点：

• 必须通过中间版本升级的机制
• 公钥文件的位置和作用
• 逆向分析中的密钥生成逻辑
• 正确的OpenSSL解密参数和顺序
• 固件结构中的校验机制
• 最终需要追加密钥作为签名

通过这套方法，可以成功解密加密的IoT设备固件，为进一步的安全分析奠定基础。