无线电攻击初探(I) - 教学文档

一、无线电基础知识

1.1 无线电发展简史

• 1895年：马可尼首次实现无线电通信
• 1901年：跨大西洋无线电通信成功
• 20世纪：无线电技术快速发展，应用领域不断扩大

1.2 无线电频谱

• 频率范围：3Hz-300GHz
• 主要频段：
  • 低频(LF): 30-300kHz
  • 中频(MF): 300kHz-3MHz
  • 高频(HF): 3-30MHz
  • 甚高频(VHF): 30-300MHz
  • 特高频(UHF): 300MHz-3GHz
  • 超高频(SHF): 3-30GHz
  • 极高频(EHF): 30-300GHz

二、无线电攻击基础

2.1 常见无线电攻击类型

1. 信号拦截(Interception)

   • 被动监听通信内容
   • 需要解调目标信号

2. 信号干扰(Jamming)

   • 阻断正常通信
   • 可分为连续波干扰和脉冲干扰

3. 信号欺骗(Spoofing)

   • 伪造合法信号
   • 常见于GPS欺骗等场景

4. 重放攻击(Replay Attack)

   • 记录并重放有效信号
   • 常用于门禁系统攻击

2.2 无线电攻击工具

1. 硬件工具

   • RTL-SDR (软件定义无线电)
   • HackRF One
   • USRP (通用软件无线电外设)
   • YardStick One
   • Proxmark3 (RFID攻击专用)

2. 软件工具

   • GNU Radio
   • SDR#
   • Audacity (音频分析)
   • GQRX
   • URH (Universal Radio Hacker)

三、无线电攻击实战

3.1 信号捕获与分析

1. 设备准备

   • RTL-SDR接收器
   • 适当的天线
   • 电脑安装SDR软件

2. 信号捕获步骤

   1. 连接SDR设备
   2. 打开SDR软件(SDR#/GQRX)
   3. 设置中心频率
   4. 调整增益和带宽
   5. 开始捕获信号
   

3. 信号分析技术

   • 频谱分析
   • 瀑布图观察
   • 解调方式尝试(AM/FM/ASK/FSK等)

3.2 常见攻击案例

1. 无线键盘嗅探

   • 工作频率：2.4GHz
   • 使用工具：Ubertooth/HackRF
   • 攻击流程：

     1. 捕获键盘信号
     2. 分析信号特征
     3. 解码按键数据
     

2. 汽车钥匙重放攻击

   • 频率范围：315MHz/433MHz
   • 使用工具：YardStick One
   • 攻击流程：

     1. 记录解锁信号
     2. 分析信号编码
     3. 重放信号解锁
     

3. 无线门禁系统攻击

   • 常见协议：RFID/125kHz/13.56MHz
   • 使用工具：Proxmark3
   • 攻击方法：
     • 克隆合法卡片
     • 重放有效信号
     • 暴力破解弱加密

四、防御措施

4.1 技术防御

1. 加密通信

   • 使用AES等强加密算法
   • 实现端到端加密

2. 跳频技术

   • 频率动态变化
   • 增加拦截难度

3. 信号认证

   • 数字签名验证
   • 防止重放攻击

4. 物理防护

   • 法拉第笼屏蔽
   • 限制信号传播范围

4.2 管理防御

1. 定期更换密钥
2. 禁用不必要无线功能
3. 监控异常无线活动
4. 员工安全意识培训

五、法律与伦理

5.1 法律风险

• 未经授权拦截通信违法
• 干扰无线电通信属刑事犯罪
• 设备使用可能受管制

5.2 伦理准则

1. 仅用于授权测试
2. 不侵犯他人隐私
3. 不干扰关键通信
4. 遵守当地法律法规

六、进阶学习资源

6.1 推荐书籍

• 《The Hacker's Guide to RF and Radio》
• 《Software Defined Radio for Engineers》
• 《RFID Hacking》

6.2 在线资源

• Great Scott Gadgets官网
• RTL-SDR博客
• GNU Radio官方文档
• Hackaday RF相关项目

6.3 社区与论坛

• 奇安信攻防社区
• Reddit/r/RTLSDR
• HackRF邮件列表
• 无线电爱好者论坛

七、实验环境搭建

7.1 基础实验环境

1. 硬件配置

   • RTL-SDR接收器
   • 笔记本电脑
   • 必要天线和线缆

2. 软件安装

   # Ubuntu示例
   sudo apt install gqrx-sdr rtl-sdr
   sudo apt install gnuradio gr-osmosdr
   

7.2 高级实验环境

1. HackRF配置

   # 安装驱动
   sudo apt install hackrf libhackrf-dev
   # 验证设备
   hackrf_info
   

2. GNU Radio环境

   # 安装完整套件
   sudo apt install gnuradio
   # 运行测试
   gnuradio-companion
   

八、常见问题解答

Q1: 如何选择合适的SDR设备？

• 初学者：RTL-SDR (经济实惠)
• 中级用户：HackRF One (收发功能)
• 专业研究：USRP (高性能)

Q2: 无线电攻击是否容易被发现？

• 被动监听难以被发现
• 主动发射可能被频谱监测发现
• 建议在合法授权范围内测试

Q3: 如何判断信号是否加密？

• 观察信号特征
• 尝试常见解码方式
• 分析数据模式(随机性高可能加密)

Q4: 无线电攻击需要哪些数学知识？

• 基础信号处理
• 傅里叶变换
• 数字调制理论
• 信息论基础

九、总结

无线电安全是信息安全的重要组成部分，随着IoT设备的普及，无线电攻击面不断扩大。本教程介绍了无线电攻击的基础知识、工具和实战方法，同时也强调了防御措施和法律风险。建议学习者在合法授权范围内进行实践，并持续关注无线电安全领域的最新发展。