Flume Water Monitor 915 MHz 安全性相当不错

# Flume水监测器915MHz信号安全性——其实不错 来源：https://waveformsecurity.com/blog/flume/ Flume水监测器是一款广泛使用的消费级设备，它安装在家用水表上，通过915MHz频段的射频信号将近乎实时的用水数据发送到家庭Wi-Fi网络上的配套桥接器。桥接器随后将数据上传至云端，用户可通过Flume App访问。水表传感器与桥接器之间的链路使用915MHz频段射频信号，该链路是加密的。**我花费了数周的业余时间，借助Steve Crosby [1] 发布的逆向工程成果，成功破解了该加密。** 以下是我所做工作的简要总结。 ### 发现并解调915MHz频段射频信号 FCC文档显示，该设备在902.5–927MHz频段采用50信道跳频方式，信道间隔500kHz。我将LimeSDR Mini软件定义无线电调谐到该频段中心（使用20MHz显示带宽），然后打开水龙头。可清晰看到持续时间短（约1ms）、带宽约500kHz的信号，如下图所示。 *Flume射频消息的示例频谱（中心频率909MHz）* 经过多次实验，我确定该信号采用**2-FSK（频移键控）调制，速率为200kbps**[2]，消息约25字节，其中部分内容使用了传感器RFM69发射器芯片中的一种选项进行白化处理。附注：白化序列文档记录不全，但我认为它以 FF 87 B8 89... 开头（完整的序列见[3]）。 消息结构很简单： 消息格式 我使用生成多项式0x1021（依据芯片文档），并通过穷举搜索确定了初始种子和异或选项，验证了CRC-16（循环冗余校验）值。 ### 加密载荷呢？ 16字节的载荷使用AES-128电子密码本（ECB）模式加密（这是RFM69芯片组的另一选项）。根据Crosby帖子中的原始数据，128位密钥是通过一个简单的硬编码映射从一个8字节密钥派生而来的。虽然64位仍然无法直接暴力破解，但事实证明，**射频消息的头部字节（未加密）提供了密钥的另外16位**。这样搜索空间就减少到48位。再结合从Crosby数据中推断出的假设——密钥最后一个字节的一半是已知常量，搜索空间进一步减少到44位。 我通过测试多条消息，寻找持续低熵的明文（或拥有大量匹配位的明文），暴力破解了剩余的44位未知密钥。在性能尚可的GPU上运行未优化的Python脚本，大约需要一天时间（在云平台上花费不到10美元）。 ### 总结 对于一款消费级水传感器而言，采用跳频波形再加上对载荷进行44位有效加密，安全性水平并非不合理。不过，仍存在一定风险：一旦知道了AES密钥、CRC算法及其他参数，就有可能生成伪造消息。如果该设备支持空中升级（OTA），这些伪造消息还可能被用于实施恶意固件更新（我未对此进行调查，也不打算调查）。 我联系了Flume公司。他们响应非常迅速，其首席技术官分享了他们已在进行中的进一步改进产品隐私与安全性的计划概要。他们对发布这篇文章表示认可。 [1] (https://lithostech.com/2024/12/diving-into-flume-water-monitor/) [2] 也观察到了其他数据速率的信号（例如桥接器重启时） [3] (https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN5070.pdf)