无线电攻击与防御技术详解

无线电攻击与防御技术详解 一、射频技术基础 1.1 射频技术概述 射频技术（射电技术）起源于19世纪下半叶的无线电技术，通过将数字信号进行调制后生成携带信息的电磁波进行信息传递。现代射频技术已成为信息产业重要支柱，发展出多种无线通信技术： GSM系统 CDMA系统 4G-LTE系统 Wi-Fi技术 射频识别技术(RFID) NFC技术 1.2 射频通信的安全隐患 射频通信具有广播特性，在传输范围内所有节点均能收到信号，导致以下安全隐患： 信息易被窃听 数据易被篡改 缺乏来源验证机制 二、当前射频技术安全现状 2.1 射频遥控器安全问题 无视距限制（相比红外技术） 接收机不区分信号来源 缺乏消息验证机制 典型攻击：简单信号录制+重放 2.2 无线门铃安全问题 普遍使用固定码解码放大器芯片 每次按下按钮发送相同信号 无信号来源验证机制 攻击方式：录制信号→软件修正→重放攻击 2.3 汽车钥匙安全技术 主流汽车厂商采用两种系统： RKE (Remote Keyless Entry) - 远程无钥匙进入系统 PKE (Passive Keyless Entry) - 被动无钥匙进入系统 滚动码技术(Keeloq)工作原理 ： 使用非线性加密算法 编码组成： 固定码（初步认证） 跳码（包含键值、计算器溢出位、识别码和同步计数器等） 每次通信重新生成滚动码 接收方基于预置信息和历史通信预测下一个滚动码 安全特性 ： 64比特加密密钥 66比特传输数据（32比特为不可预测跳码） 按每秒10笔数据计算，穷举需要2.2×10¹¹年 三、射频攻击技术详解 3.1 重放攻击 原理 ： 录制正常通信信号 使用发射设备重放录制信号 接收机执行指令 特点 ： 实施简单、成本低 无需理解数据含义 加密无法单独防御 实例演示 ： 设备：HackRF + URH(Universal Radio Hacker)软件 步骤： 确定目标频段(315MHz/433MHz/868MHz/915MHz) 使用URH录制信号 重放录制信号 3.2 阻塞攻击 原理 ： 在接收机通带范围内发送垃圾数据 干扰正常通信 阻止接收机执行正确指令 组合攻击 ： 阻塞攻击+重放攻击典型流程： 干扰通信使信号畸变 录制正确信号 停止干扰 重放录制信号 3.3 中继攻击 原理 ： 在发送设备附近设置录制设备 通过远距离通信设备转发信号 远端设备还原并发射信号 特点 ： 延长有效攻击距离 技术门槛高 需要接触发送设备 3.4 前向预测攻击 原理 ： 分析序列码结构和生成规则 预测下一个序列码 伪造有效数据包 适用场景 ： 针对序列码机制 序列码生成规则脆弱时 3.5 字典攻击 原理 ： 大量录制通信数据 建立信号字典 遍历发送字典内容 检测接收机响应 特点 ： 攻击时间长 成功率高 针对序列码有限的系统 3.6 中间人攻击 原理 ： 阻塞正常通信 截获并分析信号 篡改数据内容 转发篡改后信号 特点 ： 技术难度高 综合性强 对明文和弱加密系统威胁大 四、射频防御技术详解 4.1 重放攻击防御 序列码机制 ： 每次通信包含唯一序列码 接收机验证序列码有效性 需确保收发双方序列码同步 滚动码增强 ： 增加滚动码可能性空间 固化加密密钥于芯片中 避免使用有限状态滚动码 4.2 阻塞攻击防御 应答机制 ： 接收机成功执行后返回确认 发送机未收到确认可重发 避免"执行假象"问题 4.3 前向预测与字典攻击防御 增强序列码安全性 ： 复杂序列码生成规则 足够大的序列码空间 避免简单线性递推 4.4 中间人攻击防御 数据加密 ： 加密通信内容 防止直接数据篡改 校验机制 ： 结合序列码验证数据完整性 序列码参与数据校验计算 4.5 中继攻击防御 距离限制 ： 利用中继引入的延迟 测距验证技术 信号强度检测 五、实践工具与资源 5.1 硬件设备 HackRF：低成本SDR平台 USRP：高性能SDR设备（土豪选择） 电视棒：入门级频段探测 5.2 软件工具 URH(Universal Radio Hacker)：集成化射频分析工具 GNURadio：开源SDR框架 Gqrx：频谱分析工具 5.3 学习资源 开源SDR实验室文章 Freebuf相关技术文章 汽车钥匙协议分析(Hitag2等) 六、未来研究方向 光通信安全(IR/VLC/Li-Fi) 基于电阻/电容/三极管的底层通信研究 新型滚动码算法 针对物联网设备的轻量级安全协议 本教学文档全面涵盖了射频通信安全的核心知识点，从基础原理到攻防技术，并提供了实践工具和资源指引，可作为无线安全领域的学习和实践参考。