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[9124] 2015-07-13_CANard工具套件：CAN总线安全工具

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-17
2015-07-13_CANard工具套件：CAN总线安全工具 C A N a r d 工 具 套 件 ： C A N 总 线 安 全 工 具 F r e e B u f   2 0 1 5 - 0 7 - 1 3 微 信 号 微 信 号 : f r e e b u f C A N 是 控 制 器 区 域 网 络 是 控 制 器 区 域 网 络 ( C o n t r o l l e r   A r e a   N e t w o r k ,   C A N ) 的 简 称 ， 是 国 际 上 应 用 最 广 泛 的 现 场 总 线 之 一 。 在 北 美 和 西 的 简 称 ， 是 国 际 上 应 用 最 广 泛 的 现 场 总 线 之 一 。 在 北 美 和 西 欧 ， 欧 ， C A N 总 线 协 议 已 经 成 为 汽 车 计 算 机 控 制 系 统 和 嵌 入 式 工 业 控 制 局 域 网 的 标 准 总 线 。 总 线 协 议 已 经 成 为 汽 车 计 算 机 控 制 系 统 和 嵌 入 式 工 业 控 制 局 域 网 的 标 准 总 线 。 前 特 斯 拉 员 工 E r i c   E v e n c h i c k 在 今 年 B l a c k   H a t   A s i a   2 0 1 5 大 会 发 布 了 一 款 C A N 总 线 协 议 的 安 全 工 具 C A N a r d ， 通 过 硬 件 抽 象 实 现 对 多 种 C A N 适 配 器 的 支 持 ， 向 上 提 供 统 一 的 调 用 接 口 。 还 支 持 C A N - T P 、 O B D - I I 、 U D S 多 种 上 层 协 议 的 通 信 。 针 对 C A N 总 线 协 议 设 备 的 模 糊 测 试 及 漏 洞 挖 掘 而 言 ， C A N a r d 无 疑 是 一 个 功 能 完 整 的 基 础 平 台 。 一 、 一 、   介 绍 介 绍 C A N 是 控 制 器 区 域 网 络 ( C o n t r o l l e r   A r e a   N e t w o r k ,   C A N ) 的 简 称 ， 是 国 际 上 应 用 最 广 泛 的 现 场 总 线 之 一 。   在 北 美 和 西 欧 ， C A N 总 线 协 议 已 经 成 为 汽 车 计 算 机 控 制 系 统 和 嵌 入 式 工 业 控 制 局 域 网 的 标 准 总 线 。 基 于 C A N 总 线 的 系 统 通 常 假 设 具 备 网 络 物 理 访 问 权 限 的 任 何 人 均 是 可 信 的 。 一 旦 设 备 接 入 C A N 网 络 ， 我 们 就 可 以 读 取 所 有
流 量 、 发 送 欺 骗 消 息 或 执 行 拒 绝 服 务 攻 击 （ D o S ） 。 C A N a r d   工 具 套 件 是 一 个 P y t h o n 库 ， 目 标 是 让 我 们 与 C A N 网 络 的 交 互 更 为 简 单 方 便 。 这 个 工 具 套 件 实 现 了 以 下 目 标 ： - 硬 件 抽 象 - 协 议 实 现 - 易 于 自 动 化 - 信 息 共 享 二 、 基 本 通 信 二 、 基 本 通 信 在 C A N 网 络 中 ， 所 有 通 信 数 据 都 会 封 装 成 帧 。 一 个 C A N 帧 由 以 下 几 部 分 组 成 ： - 标 示 符 （ I d e n t i f i e r ） ： - 控 制 标 志 （ C o n t r o l   f l a g s ） * 远 程 请 求 标 志 （ R e m o t e   R e q u e s t   F l a g ） * 标 示 符 扩 展 标 志 （ E x t e n d e d   I D   F l a g ） - 数 据 长 度 码 ： 4 比 特 位 - 数 据 域 ： 0 至 8 字 节 的 数 据 C A N a r d 库 把 C A N 帧 封 装 成 P y t h o n 对 象 。 这 些 帧 对 象 实 现 了 发 送 、 接 收 、 记 录 、 及 查 看 等 功 能 。 下 图 是 使 用 标 识 符 为 0 x 1 2 3 、 长 度 码 为 5 、 数 据 字 节 为 1 、 2 、 3 、 4 、 5 创 建 一 个 标 准 C A N 帧 。 现 在 ， 我 们 可 以 使 用 硬 件 设 备 来 发 送 这 个 示 例 帧 。 这 个 简 便 的 接 口 可 以 让 我 们 更 易 于 生 成 与 发 送 载 荷 ， 或 分 析 来 自 总 线 的 帧 。 三 、 三 、   硬 件 抽 象 硬 件 抽 象 由 于 传 统 P C 并 没 有 配 备 C A N 总 线 接 口 ， 因 此 我 们 需 要 一 个 外 部 适 配 器 。 市 场 上 有 多 种 适 配 器 可 以 实 现 U S B 接 口 转 换 C A N 总 线 接 口 ， 如 下 表 所 示 。 每 种 设 配 器 都 需 要 安 装 自 己 的 驱 动 及 工 具 。 3 . 1   支 持 的 适 配 器 支 持 的 适 配 器 C A N a r d 库 当 前 支 持 L i n u x 系 统 下 的 S o c k e t C A N 。 因 此 ， L i n u x 环 境 下 ， 所 有 S o c k e t C A N 支 持 的 接 口 都 可 以 通 过 C A N a r d 正 常 工 作 。 此 外 ， C A N a r d 还 直 接 支 持 W i n d o w s 、 M a c   O S   X 及 L i n u x 系 统 上 的 C A N t a c t 接 口 。
其 中 C A N t a c t 是 一 款 E r i c   E v e n c h i c k 设 计 的 用 于 接 入 C A N 系 统 的 开 源 硬 件 。 你 可 以 从 花 费 6 0 美 元 从 网 站 购 买 成 品 ， 如 下 图 所 示 ； 也 可 以 从 G i t h u b 下 载 电 路 图 和 固 件 代 码 （ 请 查 看 底 部 链 接 ） ， 然 后 按 照 教 程 自 己 D I Y 一 个 。 S o c k e t C A N 是 L i n u x 系 统 环 境 下 C A N 总 线 协 议 的 一 种 实 现 方 法 。 S o c k e t C A N 使 用 伯 克 利 的 s o c k e t 接 口 和 l i n u x 网 络 协 议 栈 ， 使 得 C A N 设 备 驱 动 可 以 通 过 网 络 接 口 来 调 用 。 实 现 对 新 硬 件 的 支 持 是 非 常 简 单 的 。 开 发 人 员 只 需 编 写 实 现 开 启 与 终 止 通 信 、 发 送 与 接 收 消 息 的 方 法 。 一 旦 实 现 上 述 要 求 ， 我 们 就 可 以 在 库 中 使 用 新 的 C A N 设 备 。 3 . 2   消 息 队 列 消 息 队 列 C A N a r d 库 还 需 要 解 决 的 一 个 常 见 问 题 是 I O 阻 塞 。 当 调 用 d e v . r e c v ( ) 方 法 ， 程 序 便 会 被 阻 塞 ， 直 至 收 到 一 条 消 息 。 在 等 待 帧 的 到 来 时 ， 大 多 数 C A N 接 口 处 于 阻 塞 状 态 。 为 防 止 脚 本 被 阻 塞 ， C A N a r d 使 用 了 C a n Q u e u e 队 列 。 这 个 示 例 会 等 待 1 0 秒 来 接 收 新 帧 。 如 果 在 指 定 时 间 内 未 接 收 到 新 帧 ， 我 们 可 以 将 超 时 作 为 一 个 错 误 处 理 。 在 C A N 系 统 中 ， 常 见 模 式 是 “ 请 求 / 响 应 （ R e q u e s t / R e s p o n s e ） ” 模 式 。 设 备 发 送 一 个 帧 （ f r a m e ） 向 一 个 远 程 设 备 请 求 数 据 或 操 作 。 那 个 远 程 设
备 便 会 做 出 相 应 的 回 复 。 3 . 3   过 滤 器 过 滤 器 “ 请 求 / 响 应 （ R e q u e s t / R e s p o n s e ） ” 示 例 使 用 了 C a n Q u e u e 的 过 滤 器 。 因 为 我 们 已 经 了 解 响 应 帧 的 标 示 符 为 0 x 6 A 5 ， 所 以 我 们 会 忽 略 所 有 其 他 消 息 。 这 个 功 能 在 实 现 C A N O p e n 、 O B D - I I 及 U D S 协 议 时 非 常 有 用 。 四 、 应 用 协 议 四 、 应 用 协 议 C A N 通 信 可 以 支 持 多 种 协 议 。 我 们 关 注 符 （ I S O ） 标 准 的 汽 车 行 业 。 在 汽 车 系 统 中 ， 存 在 一 种 称 作 “ 诊 断 （ d i a g n o s t i c s ） ” 的 通 信 协 议 。 这 些 通 信 协 议 在 汽 车 正 常 运 转 期 间 是 不 活 跃 的 ， 但 是 制 造 商 和 技 术 服 务 人 员 可 以 用 来 获 取 设 备 状 态 、 运 行 测 试 、 读 取 内 存 及 更 新 固 件 。 C A N a r d 的 目 标 就 是 实 现 这 些 协 议 ， 所 以 开 发 人 员 不 必 费 心 处 理 底 层 的 C A N 消 息 结 构 。 从 安 全 角 度 来 看 ， 这 点 有 助 于 针 对 特 定 目 标 汽 车 设 备 编 写 模 糊 测 试 器 与 漏 洞 挖 掘 。 4 . 1   C A N - T P C A N 帧 只 能 承 载 不 超 过 8 字 节 的 数 据 。 为 克 服 这 一 缺 陷 ， 我 们 可 以 使 用 I S O   1 5 7 6 5 - 2 标 准 ， 它 常 被 称 作 I S O - T P 。 该 标 准 提 供 一 种 方 法 ， 可 以 把 更 长 的 数 据 封 装 到 多 个 帧 中 。 虽 然 本 文 不 涉 及 I S O - T P 的 细 节 ， 但 是 C A N a r d 可 以 自 动 化 地 生 成 和 解 析 I S O - T P 协 议 数 据 。 C A N a r d 库 提 供 的 协 议 实 现 类 ： I s o T p P r o t o c o l 类 。 4 . 2   O B D - I I O B D - I I 标 准 常 用 于 车 辆 基 本 的 诊 断 。 该 标 准 使 用 C A N - T P 协 议 的 一 个 子 集 。 虽 然 O B D - I I 协 议 在 读 取 车 辆 的 基 本 数 据 上 非 常 有 用 ， 但 除 此 之 外 ， 它 不 能 提 供 更 多 的 功 能 。 为 了 支 持 更 复 杂 的 诊 断 操 作 ， 需 要 使 用 用 U D S 。 C A N a r d 库 提 供 的 协 议 实 现 类 ： O b d I n t e r f a c e ， 实 现 了 发 送 O B D - I I 协 议 数 据 的 请 求 与 接 收 响 应 的 功 能 。 4 . 3   统 一 诊 断 服 务 （ 统 一 诊 断 服 务 （ U n i f i e d   D i a g n o s t i c   S e r v i c e s ） ） 统 一 诊 断 服 务 （ U n i f i e d   D i a g n o s t i c   S e r v i c e s ） 或 U D S 用 于 制 造 商 特 定 的 诊 断 。 U D S 标 准 通 过 I S O   1 4 2 2 9 - 1 发 布 。 该 协 议 为 制 造 商 和 服 务 技 术 人 员 提 供 多 种 多 样 的 功 能 。 为 访 问 这 些 服 务 ， 诊 断 工 具 需 要 连 接 到 C A N 总 线 。 它 会 向 总 线 上 的 各 种 控 制 器 发 送 U D S 请 求 。 为 接 收 U D S 请 求 和 发 送 U D S
响 应 ， 每 个 控 制 器 拥 有 一 个 唯 一 的 C A N 标 示 符 （ C A N   I D ） 。 所 提 供 的 服 务 列 表 如 表 1 所 示 。 可 用 的 各 种 服 务 也 为 攻 击 控 制 器 提 供 了 极 大 的 便 利 。 例 如 ， 读 写 车 辆 控 制 器 的 任 意 内 存 （ 服 务 号 为 0 x 2 3 和 0 x 3 d ） 引 起 人 们 的 广 泛 关 注 。 虽 然 这 些 服 务 的 使 用 应 该 有 限 制 的 ， 但 是 通 常 存 在 实 现 上 的 问 题 。 寻 找 这 些 问 题 便 可 以 找 到 控 制 器 的 漏 洞 。 C A N a r d 库 提 供 的 协 议 实 现 类 ： U d s I n t e r f a c e 类 ， 实 现 了 U D S 消 息 的 封 装 、 发 送 、 接 收 以 及 响 应 数 据 解 析 的 功 能 。 五 、 五 、 脚 本 脚 本 自 动 化 自 动 化 C A N a r d 允 许 开 发 人 员 自 行 构 建 工 具 来 处 理 C A N 原 始 数 据 和 标 准 协 议 。 由 于 库 所 提 供 的 硬 件 抽 象 功 能 ， 脚 本 可 以 在 多 个 平 台 和 多 种 C A N 总 线 适 配 器 上 使 用 。 如 下 所 示 的 简 单 脚 本 ， 它 以 高 速 率 发 送 标 示 符 为 0 的 消 息 ， 从 而 实 现 了 拒 绝 服 务 攻 击 。 在 该 示 例 中 ， 我 们 使 用 了 一 个 C A N t a c t 设 备 。
C A N a r d 的 协 议 功 能 可 以 根 据 标 准 协 议 快 速 地 构 建 工 具 。 例 如 ， 下 图 代 码 通 过 向 一 系 列 标 示 符 （ I D ） 发 送 诊 断 会 话 的 请 求 ， 进 而 尝 试 发 现 启 用 U D S 的 设 备 。 六 、 总 结 六 、 总 结 C A N 协 议 广 泛 应 用 于 各 种 工 业 行 业 ， 包 括 汽 车 行 业 。 C A N a r d 库 为 接 入 C A N 总 线 系 统 的 脚 本 的 快 速 开 发 提 供 了 强 力 的 工 具 。 由 于 C A N a r d 为 C A N 总 线 接 口 提 供 了 硬 件 抽 象 ， 脚 本 可 以 适 用 于 多 个 平 台 和 多 种 C A N 总 线 接 口 。 这 个 工 具 的 开 源 特 性 意 味 着 任 何 人 都 可 以 增 加 对 新 接 口 的 支 持 。 *   作 者 / R a b b i t _ R u n ， 转 载 请 注 明 来 自 F r e e B u f 黑 客 与 极 客 （ F r e e B u f . C O M ） 阅 读 原 文
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