【胖猴小玩闹】智能门锁与网关：云丁鹿客智能门锁BLE通信的分析（中）

1. 简介

上一篇文章中我们研究了Loock Touch门锁配套app中BleKey的获取流程，整个密钥分发和设备认证的流程都比较规范。接下来，我们将重点分析门锁固件对BLE通信内容的处理流程，开始分析之前，我们需要先获取门锁固件。

之前的文章我们已经介绍了两种获取固件的方法：在果加门锁的分析文章中，我们抓取了门锁向服务器请求固件更新时的数据包；在分析海康萤石网关时，我们直接读取了电路板上的Flash芯片。

但是以上两种方法都不适用于Loock Touch门锁，因为我们并没有找到鹿客门锁的固件更新接口，且门锁电路板上也没有外置的Flash芯片，固件是直接保存在MCU内置Flash存储器中的。所以我们在本篇文章中将分享一个新的方法：通过MCU的调试接口提取固件。

2. 调试接口与调试器

在此前的文章中，我们已经介绍了通过gdbserver调试海康萤石固件程序的方法，通常情况下，gdbserver是运行于Linux系统环境中的调试器程序，通过使用Linux系统提供的调试接口以完成调试工作，并不需要太多硬件上的辅助。而在某些场景中，例如，没有Linux操作系统时，gdbserver等工具就无法满足我们的调试需求了，此时需要直接使用MCU提供的硬件调试接口和功能，以完成调试工作。通过阅读MCU的芯片手册，可以找到MCU提供的调试方式、调试引脚等详细信息。

为了使用MCU的调试接口，我们还需要与之对应的硬件调试器。与IDA、GDB等调试器软件类似，通过硬件调试器，我们也可以完全掌握被调试程序的执行状况。一般情况下，硬件调试器是通过USB接口连接到PC主机的，而硬件调试器与MCU之间的通信接口则有许多种。不同的MCU，支持的接口也不尽相同，具体信息需要查阅各芯片的手册。

本篇文章要研究的Loock Touch门锁使用的MCU型号为EFM32GG280F512，通过翻阅芯片手册，可以找到其调试接口信息如下图：

图2-1 EFM32调试接口

上图中的调试接口名称为SWD接口，常见的使用SWD接口的硬件调试器有JLink、STLink等。

我们目前使用的调试器SEGGER JLink（下文简称为JLink）提供了对JTAG和SWD两种调试接口的支持，具体使用时，只需要连接到对应的引脚即可，JLink中两种接口的引脚如下图所示：

图2-2 SEGGER JLink的引脚定义

3. 通过调试接口提取固件

JLink调试器可以通过调试接口读写芯片内置的Flash，从而获取完整的固件。并不是所有芯片都可以通过调试接口提取固件，很多设备在发行版中启用了读保护（Readout Protection）机制，使得我们无法通过调试接口读到Flash内容，所幸本文中的设备并没有启用该机制。

接下来，我们就寻找并尝试用JLink连接芯片的调试接口。

3.1 连接调试接口

在门锁的电路板上，主控MCU一旁有一排过孔，我们已经在将排针焊接到这排过孔上了，如下图所示：

图3-1 MCU及其部分接口引脚

图中，左侧红框内就是我们焊上的排针，电路板上标注了排针对应的MCU引脚名称。经过万用表测量，可以确定红框中的IO和CLK引脚就是芯片的SWDIO和SWCLK两个引脚，我们在图2-1中提到这两个引脚是SWD调试接口的一部分，那么我们将这几个引脚按照如下图的方式连接到JLink调试器。

图3-2 调试接口与JLink的连接

上图左侧是图3-1中的排针，右侧是SEGGER JLink的引脚。连接完成后，将JLink连接到电脑的USB口，并打开JLink Commander命令行工具（JLink的相关工具和使用手册等都可以在SEGGER的官网下载到：https://www.segger.com/downloads/jlink/），执行下图中的命令：

图3-3 使用JLink连接SWD接口

下面逐一解释上图中6个红框的内容：

（1）命令行工具开启时，会首先对JLink的状态进行检测（SEGGER官网的JLink，无论价格还是到货时间都不理想，所以我们选择了某宝，从这里打印的JLink固件信息来看，某宝的似乎是盗版产品）；

（2）输入connect指令，控制JLink开始通过调试接口连接MCU；

（3）输入？指令选择要调试的芯片型号，在弹出的对话框中，我们按照芯片的厂商和型号，选择如下图的选项；

图3-4 芯片型号选择

（4）输入s指令，选择调试接口的类型为SWD；

（5）选择接口的通信速率，一般保持默认即可；

（6）当出现第（6）步的这些内容时，说明JLink已经通过SWD接口连接到了MCU，接下来我们就可以读取固件或者进行调试了。

3.2 提取固件

上文提到，调试器可以读写芯片的内置Flash，而固件代码就存储在芯片内置Flash中，所以我们只需要将Flash中代码区域的数据读出并保存下来，就相当于拿到了固件。

按照我们分析果加门锁时的思路，翻阅芯片手册，可以确定代码存储在内存地址为0x0~0x100000的区域。我们通过JLink Commander命令行工具的savebin命令（该命令的使用方法可以去JLink的手册中查阅）将这一区域中的二进制数据保存下来。

图3-5 读取固件的二进制数据

上图中，我们拿到了固件代码，并将其命名为LoockEfm32Fw.bin。

3.3 解析固件

在拿到固件之后，我们需要解析固件并对其进行逆向分析。通过查阅手册可以知道，EFM32GG280的核心是ARM Cortex-M3，和果加门锁用到的STM32L0同属Cortex-M系列，所以我们可以按照果加门锁相关篇章中的方法配置IDA并载入固件。载入之后，继续沿用果加门锁分析时的思路，寻找Reset中断的中断服务程序，即偏移0x4地址处的数据，跳转之后按“c”键，IDA就会自动开始解析代码，如下图所示。

图3-6 从Reset中断入手解析代码

上文提到，代码存储在内存地址为0x0~0x100000的区域，所以图3-6中固件的基址为0x0。此前，我们在分析果加门锁时，将固件载入IDA时基址是0x08000000，因为在果加的案例中，代码存储区域的起始地址是0x08000000。

至此，我们成功提取并解析了Loock Touch门锁的固件，更加详细的分析工作将在下一篇文章中进行。

4. 小结

本篇文章分享了如何通过调试接口提取芯片固件，而除了这个作用外，调试接口的主要功能是对MCU正在运行的程序进行调试，在后续文章中我们将通过JLink调试器分析门锁固件是如何处理BLE通信数据的。

此外，值得一提的是，对大部分芯片来说，只有芯片的读保护机制未启用时，才能通过调试接口提取它的固件，但是也有少数芯片的读保护机制是可以绕过的，这部分内容后续可能会以番外的形式进行分享，感兴趣的读者可以关注我们的后续文章。

Light & Yimi Hu @ PwnMonkeyLabs