智能咖啡机安全漏洞分析与利用教学文档

1. 漏洞背景

本教学文档基于对Wemo智能咖啡机(Mr. Coffee Coffee Maker)的安全研究，揭示了物联网设备中常见的安全问题。该设备使用Wemo模块(WeMo_WW_2.00.11058.PVT-OWRT-Smart)进行网络通信和控制。

2. 设备通信机制分析

2.1 通信方式

• 远程通信：通过Belkin服务器中转，无需开放本地端口
• 本地通信：直接与Wemo App通信，使用UPNP协议

2.2 通信特点

• 所有传输均为明文，无加密
• 使用SOAP ACTION进行预设操作
• 关键操作：SetRules用于设置brew计划

3. 漏洞发现过程

3.1 初始分析

1. 使用SSL Capture工具捕获手机与咖啡机间的网络流量
2. 发现计划任务功能(brew计划)可通过网络设置
3. 验证计划任务无验证机制：
   • 禁用所有计划后，仍可通过重放数据包设置计划
   • 使用curl命令发送数据包返回HTTP 200状态

3.2 硬件拆解

1. 拆解发现Wemo模块连接主PCB
2. 模块与Wemo Insight设备相似
3. 通过串口获取root权限

3.3 系统分析

1. 发现使用Linux crontab实现计划任务
   • 计划任务以root身份执行
   • crontab条目与应用程序发送的brew计划对应
2. 分析rtng_run_rule可执行文件
   • 实际为Lua脚本
   • 执行流程涉及模板应用

4. 漏洞利用技术

4.1 模板分析

1. 发现应用程序发送三种模板：
   • do
   • do_if
   • do_unless
2. 模板特点：
   • Lua脚本
   • Base64编码
   • 包含MD5哈希验证

4.2 哈希绕过

1. 发现哈希验证机制缺陷：
   • 哈希计算包含固定前缀"begin-base64 644 <模板名>"
   • 后缀固定字符串"===="
2. 可构造恶意模板并计算正确哈希

4.3 漏洞利用步骤

1. 创建恶意模板"hack"：

   -- 包含下载和执行shell脚本的代码
   

2. 利用模板实现：
   • 下载编译版Netcat
   • 建立反向shell连接
   • 修改rc.local实现持久化
3. 通过SetRules设置5分钟后执行恶意模板

5. 漏洞影响与修复

5.1 影响范围

• 需要本地网络访问权限
• 攻击者可完全控制设备(root权限)
• 可作为内网渗透跳板

5.2 修复情况

• Belkin在后续固件更新中修复了该漏洞
• 无正式漏洞披露沟通过程

6. 防御建议

6.1 对厂商

1. 实现通信加密
2. 加强输入验证
3. 避免使用root权限执行计划任务
4. 改进哈希验证机制

6.2 对用户

1. 及时更新设备固件
2. 使用强WiFi密码(包含特殊字符)
3. 评估设备是否需要联网
4. 隔离IoT设备网络

7. 教学实验环境搭建

7.1 所需工具

• SSL Capture(网络流量捕获)
• 串口调试工具
• curl命令
• 反编译工具

7.2 实验步骤

1. 搭建测试网络环境
2. 捕获分析通信流量
3. 重放验证漏洞
4. 构造恶意模板
5. 实现远程代码执行

8. 总结

本案例展示了物联网设备中常见的安全问题：

1. 明文通信
2. 缺乏输入验证
3. 过度权限
4. 弱验证机制
5. 使用不安全的基础功能(crontab)

通过系统化的分析方法，即使是相对简单的IoT设备也可能发现严重漏洞。这强调了物联网设备安全设计和实现的重要性。