最近家里的移动宽带到期了，闲置了一台H3-2S的光猫，原本我也有一台MIPS的友华光猫，固件修改后我自己也很满意了。但这台闲置的光猫是ARMv7l的，测试后发现性能更好一些（是MIPS的一倍多）。于是就想着也改改，加一些自启脚本，装frpc、alist、kms、aria2c、clash、甚至还能跑一点自己写的Java程序。
通过分析一通之后，我发现这个光猫的rcS相关的自启内容里一点破绽都没有，原本的alipay的dns也注释了，要加自启脚本就必须改rootfs里的rcS。由于系统里没有dd，但有nandump，我给dump出来，使用binwalk分析了一下，果然从kernel里解出了文件系统。整个固件的文件结构大概是这样的：中兴文件结构，占480bytes，然后是uImage头64bytes，然后会执行一段程序，解压gzip。gzip解压出来之后，解压的字节中又有一段程序，然后再解压一个lzma块，这个lzma块解压出来就是rootfs.cpio了。
这个cpio是没有任何压缩的。但我用python的cpio库libarchive的时候遇到了不小的挑战，就是cpio解压后什么都不改，再压回去，对比改动发现差异很大，里边有一些数据的大小写都发生了变化，小写全都变成了大写。我想探究里边的原因，耗费了一天时间也没找出来，于是我只好人肉修改cpio的16进制内容，找到rcS部分，把alipay.sh的注释打开，然后改一小段。
剩下的就是还原回去并刷进去的工作了，这个还原工作异常艰难：
首先是gzip解压的时候不知道gzip块的长度，不知道什么时候会结束，虽然不影响解压，但肯定影响还原啊。好在gzip解压的时候，异常信息里会提示无法解码的字节，那直接搜索这个字节就能找到结束的附近了。然后观察右侧的块特征，终于找到了结束位，顺带还发现了dtb的开始位置和整个分区的结束位置、还有crc32的偏移量。
然后是lzma的结束位，这个就比gzip难多了，因为这个lzma解压的时候没有报任何异常，直接就解压出来了，再尝试压回去会发现大小完全对不上，大了1M多不止。尝试了好几个库和xz\tar等格式，发现也对不上，应该就是lzma的压缩格式。后来我开始怀疑是不是lzma的结束位置不对，可没有任何异常啊，应该不会不对吧。
我带着这个怀疑，使用linux中的lzma去检查这个文件块，发现lzma竟然无法识别，而我压缩回去的lzma则能识别，而且完全没问题。我好奇它究竟用的什么lzma算法啊，难道老版本的不支持？于是我开始翻python的lzma库源代码，发现它果然捕获了异常，而且直接把异常吃掉了。真狗！我把那段代码拷贝出来。
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data = f.read(buff) results = [] while True: decomp = lzma.LZMADecompressor(lzma.FORMAT_AUTO) try: res = decomp.decompress(data) except lzma.LZMAError as e: if results: print("LZMAError: %s" % e) break # Leftover data is not a valid LZMA/XZ stream; ignore it. else: raise # Error on the first iteration; bail out. |
lzma则是非常难，因为lzma的那次压缩是在gzip解压之后，又执行了一段，那偏移量完全都不知道怎么对上，载入到IDA里也是一堆未识别的地址。好在它的库函数会有俩个不同的异常，一个是流未结束，一个是字节无法解析。流未结束就是截取少了，字节无法解析就是截取多了，然后写了一个二分查找的方法，找到了lzma解压的位置，位置结束后俩个字节处就是lzma的长度数值。
然后我测试了一下，将截取的lzma解压出rootfs.cpio后再原封不动的压缩回去，大小竟然比原来的小了几十字节。这可不行，我又尝试了一下用linux自带的lzma压缩：
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cat ./rootfs.cpio |lzma -9 > lzma.lzma |
果然还原了，和原文件md5值一字不差，看来linux的lzma算法还是和python的lzma有些小差异。
至此，整个逆向过程告一段落。IDA可以直接载入uImage的文件去查看gzip的解压逻辑，来验证gzip的结束偏移的地址是否正确。
经过一番验证，也找到了双固件切换的的方法，也完成了文件系统提取也压缩回去的程序工具，但改完的固件始终无法启动，查看gzip解压的出来的数据块，发现了大量证书内容：
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DECIMAL HEXADECIMAL DESCRIPTION--------------------------------------------------------------------------------65728 0x100C0 AES Inverse S-Box70336 0x112C0 SHA256 hash constants, little endian98393 0x18059 Certificate in DER format (x509 v3), header length: 4, sequence length: 538498405 0x18065 Certificate in DER format (x509 v3), header length: 4, sequence length: 539298409 0x18069 Certificate in DER format (x509 v3), header length: 4, sequence length: 5396745165 0xB5ECD Certificate in DER format (x509 v3), header length: 4, sequence length: 12843911129 0x3BADD9 Certificate in DER format (x509 v3), header length: 4, sequence length: 47364316777 0x41DE69 Certificate in DER format (x509 v3), header length: 4, sequence length: 14565909712 0x5A2CD0 gzip compressed data, maximum compression, from Unix, last modified: 1970-01-01 00:00:00 (null date)6121672 0x5D68C8 DES SP2, little endian6122440 0x5D6BC8 DES SP1, little endian6142464 0x5DBA00 CRC32 polynomial table, little endian |
感觉要裹足不前了……，目前的水平对arm反汇编的能力严重不足。
所以把成果文件贡献出来，看有没有大神有兴趣挑战，如果成功，我将分享我开发的中兴固件拆包打包工具（现在不分享是因为打包的固件无法启动，有变砖风险）。
https://cloud.189.cn/web/share?code=aYVVNzMvA7ze（访问码：6hyx）
文件说明：
该文件为吉比特，中兴芯片光猫固件：
- uImage.bin为从uboot启动的uImage镜像文件，从该文件中可解出 zImage.bin文件；
- zImage.bin文件，可解出kernel.gzip文件和dtb.bin文件；
- kernel.gzip文件可解出kernel.bin文件，该文件中可看到大量证书内容和加密相关内容；
- kernel.bin文件可解出lzma.lzma文件，该文件为rootfs.cpio压缩包，即linux文件系统；
- 由于uboot中禁用了earlyprintk，所以无法通过串口得到任何有用的信息，但是可以通过uboot的tftp功能，将文件传输到内存中，然后通过uboot的bootm命令启动内核，从而实现调试。
- uImage.bin和kernel.bin文件可以使用IDA pro载入，能看到程序的大致结构。
- 由于启动不了也可能是uboot里有相关验证，所以补充一个mtd1_u-boot.bin，这是该光猫的u-boot分区备份。
2023年5月8日 我已自己挑战成功，实现了通用工具：
- 可编辑zImage中嵌入了编译型initramfs.cpio的kernel
- 可对cpio中的文件实现增删改，而无需解压和再打包
- 可生成中兴uboot启动的固件，无需刷第三方uboot，从而避免变砖风险
原文始发于看雪社区（XYUU）：[原创]中兴ZTE ZX279128S芯片固件解密
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