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[11769] 2017-09-11_我是怎么打开车库门的：ASKOOK手动解码及重放

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2017-09-11_我是怎么打开车库门的：ASKOOK手动解码及重放 我 是 怎 么 打 开 车 库 门 的 ： A S K O O K 手 动 解 码 及 重 放 原 创   l o b l a b   F r e e B u f   2 0 1 7 - 0 9 - 1 1 *   本 文 作 者 ： l o b l a b ， 本 文 属 F r e e B u f 原 创 奖 励 计 划 ， 未 经 许 可 禁 止 转 载 本 文 以 打 开 无 线 控 制 的 电 动 车 库 卷 帘 门 为 目 标 ， 深 入 研 究 了 本 文 以 打 开 无 线 控 制 的 电 动 车 库 卷 帘 门 为 目 标 ， 深 入 研 究 了 A S K / O O K 的 编 ／ 解 码 ， 并 用 树 莓 派 的 编 ／ 解 码 ， 并 用 树 莓 派 + 五 元 钱 的 五 元 五 元 钱 的 五 元 钱 的 发 射 模 块 实 现 了 打 开 车 库 门 的 各 种 姿 势 。 本 文 适 用 于 主 流 钱 的 发 射 模 块 实 现 了 打 开 车 库 门 的 各 种 姿 势 。 本 文 适 用 于 主 流 3 1 5 / 4 3 3 M H z 射 频 遥 控 。 射 频 遥 控 。 背 景 背 景 车 库 装 了 电 动 卷 帘 门 ， 为 了 了 解 其 安 全 性 ， 也 是 为 了 能 自 主 控 制 ， 研 究 了 下 其 遥 控 原 理 。 其 实 在 这 个 过 程 中 ， 我 测 试 了 家 里 几 乎 所 有 的 无 电 线 遥 控 器 ， 包 括 电 动 窗 帘 、 投 影 幕 布 、 电 动 衣 架 、 车 钥 匙 。 除 了 车 钥 匙 ， 其 它 都 是 类 似 的 ， 即 A S K / O O K 编 码 。 A S K ， 简 单 的 理 解 ， 就 是 调 幅 ， 用 不 同 的 幅 度 来 代 表 不 同 的 信 息 。 O O K 是 A S K 的 特 例 ， 因 为 只 有 0 和 1 要 表 示 ， 可 以 用 有 载 波 来 代 表 1 ， 无 载 波 来 代 表 0 。 但 实 际 上 并 不 是 这 么 直 接 ， 通 常 会 加 上 脉 宽 调 制 （ P W M ） 以 提 高 抗 干 扰 能 力 。 用 用 H a c k R F 确 定 可 行 性 确 定 可 行 性 据 说 有 的 车 库 门 是 滚 动 码 的 （ 编 码 是 变 化 的 ） ， 我 们 可 以 先 用 H a c k R F 做 个 简 单 的 重 放 攻 击 测 试 。 录 制 2 秒 的 信 号 并 重 放 ： 部 分 运 行 提 示 ： 实 测 用 录 制 的 信 号 是 可 以 控 制 的 （ 如 果 不 行 ， 注 意 调 整 H a c k R F 放 大 器 的 增 益 ） 。 但 这 个 没 多 大 技 术 含 量 ， 而 且 成 本 高 ， 数 据 量 也 大 。 我 们 的 目 标 是 解 码 后 再 重 新 编 码 ／ 重 放 。 用 用 G N U   R a d i o 录 制 信 号 录 制 信 号 用 G N U   R a d i o 搭 一 个 简 单 的 接 收 框 图 ， 一 方 面 将 接 收 信 号 保 存 到 文 件 ， 另 一 方 面 将 信 号 以 瀑 布 图 显 示 作 为 实 时 反 馈 。 因 为 遥 控 信 号 是 4 3 3 . 9 2 M H z ， 中 心 频 率 设 在 这 个 附 近 都 可 以 ； 采 样 率 2 M 就 够 了 。
图 1 ： g n u r a d i o - c o m p a n i o n   连 接 框 图 下 图 是 运 行 时 的 瀑 布 图 ， 其 中 按 了 5 次 遥 控 器 。 图 2 ： g n u r a d i o - c o m p a n i o n   运 行 时 的 瀑 布 图 用 用   I n s p e c t r u m   手 动 解 码 手 动 解 码
用 a p t - g e t 安 装 i n s p e c t r u m ， 或 下 载 最 新 的 I n s p e c t r u m 代 码 ， 按 照 文 档 自 行 编 译 。 试 过 D e b i a n 和 M a c 下 都 没 问 题 （ M a c 下 用 M a c P o r t s 要 安 装 一 堆 依 赖 ） 。 编 译 就 不 多 说 了 ， 下 面 是 解 码 的 主 要 步 骤 ： 1 .   用 I n s p e c t r u m 打 开 前 面 录 制 的 文 件 ， 设 置 采 样 率 为 录 制 时 的 采 样 率 （ 2 M ） ； 2 .   水 平 拖 动 ， 找 到 有 信 号 的 区 域 ； 3 .   在 原 始 信 号 上 右 键 ， A d d   d e r i v e d   p l o t   = >   A d d   s a m p l e   p l o t ； 4 .   此 时 原 始 信 号 上 会 出 现 两 条 水 平 线 ， 用 鼠 标 拖 动 ， 调 节 中 心 频 率 的 位 置 和 宽 度 ； 5 .   在 原 始 信 号 上 右 键 ， A d d   d e r i v e d   p l o t   = >   A d d   a m p l i t u d e   p l o t ； 6 .   在 A m p l i t u d e   p l o t 上 右 键 ， A d d   d e r i v e d   p l o t   = >   A d d   t h r e s h o l d   p l o t ； 7 .   勾 选 ” E n a b l e   c u r s o r s ” ， 此 时 会 出 现 两 条 竖 线 ； 8 .   Z o o m 放 大 信 号 图 ， 移 动 两 条 竖 线 ， 使 其 宽 度 包 含 一 个 符 号 。 注 意 跳 过 前 导 的 高 低 电 平 （ s t a r t 1 ,   s t a r t 0 ） 。 数 据 通 常 是 脉 宽 编 码 的 ， 一 对 高 低 电 平 的 组 合 代 表 一 个 b i t ： 高 电 平 较 宽 的 代 表 1 ， 低 电 平 较 宽 的 代 表 0 。 从 图 中 应 该 能 看 出 这 个 规 律 。 9 .   改 变 符 号 数 ， 使 其 包 含 整 个 信 号 区 域 （ 图 中 是 6 5 个 符 号 ， 这 相 当 于 完 整 的 k e y ） ， 并 调 节 首 尾 对 齐 （ 结 束 时 通 常 有 较 长 的 低 电 平 ） ， 这 时 可 以 得 到 符 号 的 速 率 ， 即 波 特 率 （ 对 O O K ， 其 实 等 同 于 比 特 率 ） 。 图 3 ： 用 I n s p e c t r u m 解 码 的 步 骤 最 后 ， 在 A m p l i t u d e   p l o t 或 T h r e s h o l d   p l o t 上 分 别 点 右 键 ， E x t r a c t   s y m b o l s   ( t o   s t d o u t ) ， 可 以 得 到 解 码 的 数 据 。 其 中 前 者 相 当 于 模 拟 信 号 ， 简 单 理 解 ： 正 数 代 表 1 ， 负 数 代 表 0 ； 后 者 才 是 我 们 想 要 的 b i t 流 。
图 4 ： 用 I n s p e c t r u m 解 码 的 结 果 为 确 认 解 码 正 确 ， 可 以 再 选 一 段 信 号 区 域 ， 做 同 样 的 操 作 ， 看 结 果 是 否 一 致 。 毕 竟 A S K 抗 干 扰 不 强 ， 有 时 候 可 能 会 差 一 两 个 b i t 。 通 常 ， 按 一 下 遥 控 器 ， 同 样 的 数 据 会 重 复 发 送 几 次 。 遥 控 信 号 编 码 分 析 遥 控 信 号 编 码 分 析 根 据 前 面 的 解 码 ， 以 及 对 更 多 遥 控 器 的 分 析 ， 可 以 归 纳 出 一 个 模 型 。 一 个 A S K 信 号 包 含 如 下 部 分 （ 参 数 ） ： s t a r t 1 :   起 始 的 高 电 平 时 间 长 度 ； s t a r t 0 :   起 始 的 低 电 平 时 间 长 度 ； s t o p 0 :   结 束 的 低 电 平 时 间 长 度 ； p e r i o d :   每 个 b i t 的 周 期 ， 在 P W M 编 码 中 ， 每 个 b i t 都 对 应 一 对 高 / 低 电 平 ， 而 且 总 是 先 高 后 低 ； d u t y :   占 空 比 ， 比 如 占 空 比 是 7 5 % ， 则 意 味 着 一 个 周 期 内 如 果 7 5 % 左 右 是 高 电 平 ， 则 代 表 1 ;   而 7 5 % 左 右 是 低 电 平 则 代 表 0 ； b i t s :   实 际 的 b i t 流 。 这 里 的 占 空 比 肯 定 是 大 于 5 0 % 的 ， 通 常 在 7 5 % 左 右 比 较 合 适 ， 这 样 既 能 拉 开 （ 每 个 周 期 内 ） 两 种 电 平 的 比 例 差 ， 减 少 接 收 端 的 误 判 ； 又 能 保 证 接 收 时 能 采 样 到 两 种 电 平 ， 也 是 为 了 减 少 误 码 。 试 想 对 于 9 9 % 的 占 空 比 ， 1 % 周 期 的 电 平 很 可 能 被 接 收 端 采 样 不 到 ， 导 致 采 样 到 1 9 9 % （ 甚 至 更 长 ） 周 期 的 同 一 种 电 平 ， 这 样 解 码 时 就 会 出 错 。 发 射 模 块 发 射 模 块 最 初 ， 我 是 想 用 G N U   R a d i o 做 A S K / O O K 编 码 并 发 射 的 。 万 能 的 H a c k R F 和 S D R 按 说 能 搞 定 这 个 小 C a s e 。 研 究 了 下 ， 发 现 这 并 不 是 一 件 容 易 的 事 。 需 要 使 用 很 多 的 模 块 。 这 也 许 是 一 个 很 好 的 G N U   R a d i o 的 练 习 题 。 但 我 还 是 先 看 下 有 没 有 更 简 单 的 办 法 。 然 后 口 水 了 一 下 T I 的 E Z 4 3 0 - C h r o n o s 手 表 ， 找 了 下 “ 廉 价 ” 的 R F c a t ， 发 现 并 不 容 易 买 到 。 最 后 在 万 能 的 假 货 宝 发 现 了 真 正 廉 价 的 东 东 ： 只 要 5 元 ！ （ 你 买 不 了 吃 亏 ， 买 不 了 上 当 。 。 ） 这 个 模 块 很 简 单 ， 就 是 把 输 入 的 信 号 以 4 3 3 / 3 1 5 M 的 载 波 调 制 ／ 发 射 出 去 。 D A T A 为 高 电 平 ， 就 按 高 电 平 调 幅 输 出 （ 请 注 意 ， 这 里 调 制 的 是 电 平 ， 并 不 是 数 据 。 也 就 是 说 ， 数 据 ” 1 ” 对 应 多 长 时 间 的 高 电 平 ， 多 长 时 间 的 低 电 平 ， 这 个 模 块 都 不 管 的 — — 这 些 是 编 码 模 块 要 处 理 的 事 ） 。
图 5 ： A S K / O O K   发 射 模 块 用 用 P y t h o n 编 码 编 码 为 了 代 码 的 模 块 化 ， 也 是 为 了 减 少 发 射 时 的 计 算 量 ， 我 们 采 取 先 编 码 再 发 送 的 方 案 。 根 据 前 面 建 立 的 A S K 信 号 的 模 型 ， 将 这 个 信 号 编 码 为 高 低 电 平 交 替 的 波 形 ， 并 用 一 个 数 组 表 示 ， 数 组 中 每 个 元 素 存 储 高 低 电 平 切 换 时 对 应 的 时 间 戳 。 波 形 总 是 以 高 电 平 开 始 。 起 始 ／ 结 束 电 平 的 时 长 、 占 空 比 这 些 参 数 理 论 上 并 不 需 要 严 格 准 确 ， 但 这 取 决 于 接 收 端 的 宽 容 度 ， 所 以 我 们 还 是 尽 量 忠 实 于 原 信 号 。 下 面 是 核 心 的 代 码 片 断 ， 其 中 t s 是 时 间 戳 数 组 。 用 树 莓 派 发 送 用 树 莓 派 发 送 发 送 工 作 就 很 简 单 了 ： 将 发 射 模 块 的 D A T A 脚 与 树 莓 派 的 某 个 G P I O 相 连 ， 电 源 也 直 接 用 树 莓 派 的 ；
图 6 ： 树 莓 派 与 发 射 模 块 然 后 根 据 时 间 戳 交 替 翻 转 对 应 的 G P I O 就 行 了 。 用 s l e e p 控 制 时 间 尽 管 有 一 定 误 差 ， 脚 本 语 言 的 运 行 也 没 那 么 快 ， 但 实 测 是 够 用 的 。 下 图 是 示 波 器 上 看 到 的 D A T A 引 脚 的 波 形 图 （ 两 个 通 道 都 连 着 D A T A 脚 ） 。
图 7 ： 树 莓 派 产 生 的 待 调 制 信 号 为 便 于 观 察 ， 我 将 编 码 周 期 设 置 为 1 m s ， 和 示 波 器 界 面 的 1 m s / d i v 对 应 。 图 中 测 量 的 间 距 是 2 . 7 8 m s （ 预 期 是 2 . 7 5 m s ） ， 偏 差 是 可 接 受 的 。 多 种 姿 势 打 开 车 库 门 多 种 姿 势 打 开 车 库 门 把 发 射 的 装 置 放 在 车 库 内 ， 并 连 上 网 络 ， 就 可 以 无 需 钥 匙 自 主 控 制 车 库 门 的 开 / 关 了 。 手 机 开 关 门 手 机 开 关 门 不 需 要 自 己 写 A p p ， 用 s s h 终 端 密 钥 登 录 并 执 行 命 令 ， 就 可 以 手 机 一 键 开 / 关 门 了 ， 并 且 可 以 远 程 控 制 。
图 8 ： 手 机 上 用 s s h 开 关 车 库 门 自 动 开 关 门 自 动 开 关 门 以 指 定 手 机 作 为 钥 匙 ， 当 持 手 机 靠 近 车 库 时 （ 其 实 是 连 上 车 库 W i F i 后 ） ， 就 自 动 开 门 。 大 致 流 程 是 ： 1 .   远 程 执 行 路 由 器 的   i w i n f o   命 令 （ 如 下 ） 检 测 连 接 在 上 面 的 设 备 ； 2 .   如 果 作 为 钥 匙 的 手 机 的 M A C 在 列 表 里 ， 并 且 信 号 强 度 （ S N R ） 超 过 设 定 值 ， 就 计 为 一 个 有 效 的 连 接 。 当 连 接 数 从 0 变 为 非 0 时 ， 就 自 动 开 门 。 3 .   如 果 钥 匙 手 机 的 有 效 连 接 数 降 到 0 ,   就 自 动 关 门 。
自 动 关 门 的 好 处 是 可 以 防 止 人 走 了 忘 了 关 门 （ 俺 家 真 的 发 生 过 ） 。 芝 麻 开 门 芝 麻 开 门 理 论 上 可 以 做 到 ， 但 需 要 可 靠 的 声 纹 识 别 。 这 个 就 算 了 。 。 锁 死 车 库 门 锁 死 车 库 门 把 发 射 模 块 对 应 的 G P I O 设 为 高 电 平 ， 由 于 发 射 模 块 信 号 强 ， 距 离 近 ， 接 收 端 收 到 的 总 是 1 ， 导 致 用 真 的 钥 匙 也 开 不 了 门 。 结 语 结 语 不 用 滚 动 码 编 码 的 车 库 门 其 实 是 毫 无 安 全 性 可 言 的 。 不 管 是 简 单 的 原 始 信 号 重 放 、 还 是 解 码 后 再 编 码 的 重 放 都 比 较 容 易 实 现 。 但 我 们 可 以 利 用 这 种 不 安 全 为 自 己 提 供 便 利 ， 更 灵 活 地 自 主 开 ／ 关 门 。 另 外 ， 用 发 射 模 块 发 射 高 电 平 可 以 干 扰 钥 匙 的 信 号 达 到 锁 死 车 库 门 的 效 果 。 但 如 果 不 是 通 过 监 听 钥 匙 的 信 号 ， 用 暴 力 破 解 K e y 也 并 不 是 那 么 容 易 的 。 因 为 A S K 编 码 除 了 需 要 数 据 吻 合 ， 载 波 频 率 相 同 ， 还 需 要 数 据 编 码 速 率 ， 甚 至 起 止 电 平 的 时 长 都 要 一 致 。 用 廉 价 的 硬 件 发 射 模 块 配 合 树 莓 派 （ 或 单 片 机 ） 可 以 低 成 本 地 编 码 / 发 射 A S K / O O K 信 号 ， 简 单 易 行 。 而 H a c k R F 加 I n s p e c t r u m 解 码 仅 适 合 实 验 和 调 试 用 ， 实 用 价 值 不 高 。 后 续 将 会 尝 试 A S K / O O K 的 自 动 解 码 。 *   本 文 作 者 ： l o b l a b ， 本 文 属 F r e e B u f 原 创 奖 励 计 划 ， 未 经 许 可 禁 止 转 载 阅 读 原 文
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