MiniFSファイルシステムのセキュリティを調べる

今日、私たちはこれまで以上に繋がっています。これは主に無線ネットワークの普及によるものです。たとえば、Wi-Fiアクセスポイント（AP）は、自宅やオフィス、公共の場所で簡単にインターネットにアクセスできるようにしてくれています。学習やコミュニケーション、エンターテイメントなどの活動には欠かせないデバイスになっています。しかし、これらの無線APには潜在的な弱点があって心配もあります。

悪意のある人は、その弱点を利用して、遠隔で無線ネットワークに侵入し、利用可能なすべてのデータやリソースにアクセスできてしまいます。ファームウェアやセキュリティ手法の詳細を共有せずに、自分だけの秘密のソフトウェアを使っているデバイスは特に危険です。多くのTP-Link Wi-Fiルーターで見られるMiniFSのような隠れたファイルシステムを使う低コストデバイスには特に問題です。これらのシステムについての公の情報が少ないため、理解して保護するのが難しいです。ハッカーがファームウェアのセキュリティの隙間を見つけると、それを使って遠隔攻撃を仕掛けることができます。

コミュニティがファームウェアを見て確認する機会があると、より多くのセキュリティを得られます。オープンな分析は、弱点をより早く特定して修正するのを助け、安全なシステムの開発を促進します。だから、これらのデバイスを保護するために明確でオープンなセキュリティ対策が重要です。

#MiniFSの概要

MiniFSは、Wi-Fiルーターなどのリソースが限られたデバイスで使われる小さくてシンプルなファイルシステムです。その小ささが評価されていて、通常は数キロバイトのメモリしか必要ありません。さまざまなデバイスで使用されていますが、MiniFSについて詳しく話されていることは科学文献ではあまりありません。オンラインで入手できる初期リソースは、MiniFSについての基本的な洞察を提供していますが、包括的なビューは欠けています。

MiniFSファイルシステムに関する主なポイントは以下の通りです：

• 識別マジック文字列「MINIFS」。
• 構造にはヘッダー、ファイルプロパティのレコード、データのブロックが含まれます。
• ヘッダーにはマーカーやデータをファイルシステム内で見つけるために役立つフィールドがあります。
• ファイルプロパティは通常、ファイルサイズ、データブロック内のオフセット、ファイル名を保持する固定サイズのレコードで保存されます。
• ファイルデータはLZMAというアルゴリズムを使って圧縮されます。

これらの要素はMiniFSの基本的な理解を提供しますが、知識にはまだギャップがあります。だから、私たちはわかっていることをまとめつつ、より探求が必要な領域を強調することを目指しています。

#ファームウェアセキュリティのテスト方法

Wi-Fiルーターのファームウェアを分析するために、ファームウェアの抽出、検査、テストを行い、その動作を理解し、潜在的なセキュリティ脅威を特定するためのいくつかの重要なステップに従います。主なステップは以下の通りです：

#ステップ1：ファームウェアの取得

ルーターやアクセスポイントからファームウェアを取得する方法はいくつかあります：

• インターネットからのダウンロード：メーカーのウェブサイトやルーターの管理パネルからファームウェアをダウンロードできます。
• 盗聴：Wiresharkなどのツールを使うと、更新中にファームウェアをキャプチャできます。場合によっては、ファームウェアが暗号化されていることもあります。
• 物理アクセス：誰かがデバイスに物理アクセスできる場合、ハードウェアツールを使ってデバイスチップから直接ファームウェアを抽出できます。

#ステップ2：ファームウェアをバイナリ形式に変換

ファームウェアのダンプは、取得方法に応じて異なる形式で来る場合があります。たとえば、メモリダンプは単純なバイナリファイルを提供することがあります。

#ステップ3：データセクションの特定

ファームウェアには暗号化または圧縮されたセクションが含まれていることが多いです。これらのセクションを見つけるには、ファームウェアイメージのエントロピーを分析する必要があります。これにより、暗号化または圧縮されたデータがどこにあるかを示すことができます。

#ステップ4：マジックナンバーを見つける

ファイルシステムには、ファイルシステムのタイプを示すマジックナンバーがヘッダーに含まれていることが多いです。データセクションを正しく識別するには、これらのマジックナンバーを見つける必要があります。これがさらなる分析の手助けになります。

#ステップ5：ファイルシステムを特定して抽出

マジックナンバーが見つかったら、次の重要なステップはファームウェア内のファイルシステムを特定して抽出することです。これにより、ファームウェアの構造と内容にアクセスできます。

#ステップ6：ファイルを分析して脆弱性を特定

ファイルシステムを抽出したら、内部のファイルを分析します。このプロセスには以下が含まれます：

• 静的分析：コードを実行せずに弱点を探ること。
• 動的分析：制御された環境でファームウェアを実行し、その挙動を観察します。
• 設定ファイルとバイナリファイル分析：設定ファイルやスクリプトをレビューして、安全でない設定や脆弱性を見つけます。

これらのステップに従うことで、ファームウェアの徹底的な調査が可能になり、悪用できる潜在的なセキュリティ問題が明らかになります。

#MiniFSバージョンの比較

初期バージョンのMiniFSと現在使用されているバージョンの間には、注目すべき違いがあります。主な観察結果は以下の通りです：

• 識別：ファイルシステムは常に「MINIFS」という文字列を使って識別されます。
• ヘッダーフォーマットの違い：ヘッダーのフォーマットはバージョンごとに異なります。現在のバージョンには、マーカーとメタデータを定義するのに役立つフィールドが含まれています。
• ファイルプロパティのエンコーディング：ファイルプロパティの構造が進化しており、より効率的なメモリ管理に向かっていることがわかります。
• ファイルストレージメカニズム：初期バージョンでは1チャンクにつき1ファイルを保存していましたが、新しいバージョンではチャンク内に複数のファイルを保存できます。
• LZMA設定ワード：以前のバージョンから最新の発見にかけて、LZMA設定ワードに変動があります。

これらの洞察は、MiniFSが時間とともにどのように発展してきたかを示しており、性能とストレージ効率向上を目指す変化を反映しています。

#MiniFSファイルシステムの抽出

MiniFSからファイルをデコードするためには、まずファイルプロパティテーブルから情報を集めてデータチャンクを見つけます。このプロセスには以下が含まれます：

1. ファイルプロパティテーブルの詳細に基づいて、必要なデータセグメントを読み取ります。
2. 結果得られたデータを正しい場所に保存します。

このプロセスは、個々のファイルだけでなく、ファイルシステム全体に対しても行うことができます。

#データ抽出の例

分析を行った結果、抽出したデータから以下のさまざまなタイプのファイルを特定することができました：

• CSSファイル
• HTMLページ
• JavaScriptファイル
• 設定ファイル
• 鍵や証明書
• システムコンポーネント用のバイナリファイル
• デバイスのユーティリティ設定

#結論と今後の課題

TP-LinkのAC1900 Wi-Fiルーターに見られるMiniFSファイルシステムのリバースエンジニアリングを通じて、以前は文書化が不十分だったこのシステムについての理解が深まりました。私たちの作業はMiniFSの構造と動作を明確にし、ファイルシステム実装の多様性を強調しています。

さらに、いくつかのプライベートキーを発見しましたが、これがルーターの範囲で共通である場合、リスクを呈することがあります。暗号化保護がないことと、密かに安全性に依存していることが目立つ脆弱性を生み出しています。

今後は、同様のシステムで動作するWi-Fiアクセスポイントをさらに調査する計画です。この研究は、さまざまなデバイスにおけるセキュリティ対策を明確にするために重要で、サイバー脅威からデジタルインフラを強化することを目指しています。組み込みシステムの分析と保護方法を改善し続けることで、私たちのつながった世界におけるユーザーのプライバシーとデータの整合性を保護するという大きな目標に貢献します。