OSC 2019 Tokyo/Spring Aterm & OpenWrt

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2.  HN: 武蔵野 / 大破 ◦ musashino_205 ◦ musashino205 @mstdn.maud.io ◦ 詳細はWebで  https://大破.net/  今年の目標 願望 ◦ 就職したい
3.  法律面での注意 ◦ 市販のルータにサードパーティー製ファームウェアをインス トールして電波を出す場合、  技適表示が無効となる “改造” に該当する場合がある ◦ 原則として搭載されている無線機能は使用せず、有線機とし て使用する  法律を守って楽しいHackを！
4.  エンドユーザー視点: ◦ （ルータを中心とした） 組込デバイス向けLinuxディストリ ビューション  お役御免になったルータを再活用  中古ルータで安価にネットワーク構築  etc...
5.  開発者視点: ◦ 組込デバイス向け開発環境  Cross-Compile用toolchain (gcc, musl, ...) のダウンロード、 コンパイル、構築  Kernelのコンパイル  Rootfs (squashfs, ext4, その他)作成  デバイス毎に適したファームウェア生成  etc...  デバイスを選択後、 “make” 一発で全部やってくれる  SoCベンダ等のSDKでOpenWrtを利用したものがチラホラ
6.  最近サポートを投げ込んだ機種 （OSC 2018 Tokyo/Fall以降） ◦ BUFFALO  WXR-2533DHP ◦ ELECOM  WRC-1750GHBK2-I/C  2018年内滑り込み（12/31 21:38) ◦ I-O DATA  WN-AG300DGR  WN-AC1600DGR  WN-AC1167GR ◦ NEC  WG800HP
7. Aterm シリーズ
8.  ハード/ソフト構成は主に3系統（把握してる範囲） ◦ 共通点: パスワードがガチガチ  BootloaderとKernel両方  ハックが厳しい → Atermはサードパーティ製ファームウェアは厳しい、 という認識が多い 1 2 3 SoC Qualcomm, QCA Realtek QCA, Atheros Bootloader U-Boot Realtek Bootcode original? OS Linux Linux NetBSD
9.  1つ目の系統 ◦ SoC（把握している範囲）:  Qualcomm IPQ8064  Qualcomm Atheros QCA9563  いずれもOpenWrtでサポート済み ◦ 全体的に家庭向けでは一般的な構成 ◦ ハイエンド帯, 旧ミドルレンジ帯  WG800HP  WG2600HPx WG800HP, WG2600HPはOpenWrtでサポート済 1 SoC Qualcomm, QCA Bootloader U-Boot OS Linux
10.  2つ目の系統 ◦ SoC:  Realtek RTL81xx (Lexra/MIPS)  OpenWrtでは未サポート ◦ 現行ローエンド/ミドルレンジ帯に多い  WF800HP  WG1200HPx  WG1800HP3  HP/HP2はQCA  WG1900HPx  etc... 2 SoC Realtek Bootloader Realtek Bootcode OS Linux
11.  3つ目の系統 ◦ SoC:  Atheros AR7xxx  Atheros AR9xxx  Qualcomm Atheros QCA955x  OpenWrtでサポート済 ◦ 家庭向けルータとしてはあまり見ない ソフトウェア構成  BootloaderはNECオリジナルと思われるもの ◦ 旧型機に（とても）多い  WR4100N  WR8750N  WG600HP  WG1400HP  他いっぱい 3 SoC QCA, Atheros Bootloader original ? OS NetBSD
13.  3つ目の系統の機種  仕様 Model WR8750N WR9500N WG600HP SoC Atheros AR9344 RAM DDR2 128MB Flash 8MB 16MB 8MB WAN/LAN 1000Mbps x1 / 1000Mbps x4 WLAN AR9382 AR9380 AR9382 USB USB 2.0 Type-A x1 Bootloader original ? OS NetBSD based
14.  OpenWrtを動かすにあたっての課題 ◦ 解決済み  Bootloader, Kernelのパスワードが不明  Bootloaderは5chにヒント  Bootloaderが必要とするファームのフォーマットが不明  やもり氏 (@yamori813) から教わった（感謝）  ファームヘッダのchecksum算出方法が不明  やもり氏から近い算出方法を頂き、弄っていたら確実そうな？算出方 法を見つけた  OpenWrtブート中にリセットされ再起動される  WatchDogが原因、カウントを最大値に設定してからOpenWrt ブート開始
15.  NECのBootloaderが受け付けてくれるファームのヘッダ ◦ バイナリHACK – Qiita  https://qiita.com/yamori813/items/8dccf20843f31c57ccd3 ◦ Aterm WR8750N（進捗報告） – 鉄PCブログ  https://tetsupc.wordpress.com/2019/01/21/aterm- wr8750n%EF%BC%88%E9%80%B2%E6%8D%97%E5%A0%B1%E5%91%8A%EF%BC%89/ 0x0 – 0x3 0x4 – 0x7 0x8 – 0xB 0xC – 0xF 0x00 データ種別 フラグ データ長 ヘッダ長 チェックサム 0x10 ロード アドレス エントリ ポイント 0x20 データ本体
16.  ヘッダ内チェックサム算出方法（大体確実？） ◦ データを偶数サイズにpaddingして、チェックサム部を 0x00000000 で埋めたヘッダをデータに付加し で算出、4桁の前後2桁を入れ替えて後ろに0000を付ける ◦ 例:  “771f” --（入替）--> “1f77” チェックサム: 1F770000 $ dd if=fw.bin ibs=4 skip=1 2> /dev/null | od -A n -t u2 | tr -s ' ' '¥n' | awk '{s+=$0}END{printf "%04x", 0xffff-(s%0x100000000)%0xffff}' 771f
17.  オリジナルのBootloaderからOpenWrtをブート ◦ Flashには書き込まず、TFTPでRAMにロードして直接ブート IPL:HARD-RESET memory test ... ok flinstall OK boot version: 1.0.0 PKG "Orthos-HP" CPU "Atheros/AR9344" Revision 212.1 CLOCK 560.0 MHz HEAP MEMORY 262144 bytes Boot:InitFilesystem welcome to boot console Password: boot> tftpd phy0.1: "Atheros/AR8327(SW)" phy0.0: "Atheros/AR8327(phy)" active ch:0 tftpd start 192.168.0.1 boot> start tftp load openwrt-ath79-tiny-nec_wr8750n-i end tftp load length = 3439548 start memory load ... memory load complete begin : 0x80060000 length : 3439524 startup: 0x80060000 boot begin : 0x80060000 length : 3439524 startup: 0x80060000 option: 0x0 （右へ） OpenWrt kernel loader for AR7XXX/AR9XXX Copyright (C) 2011 Gabor Juhos Decompressing kernel... done! Starting kernel at 80060000... [ 0.000000] Linux version 4.14.98 (musashino205@Taiha.Net) (gcc version 7.4.0 (OpenWrt GCC 7.4.0 r0+9245-e163387b7a)) #0 Tue Feb 12 07:50:40 2019 [ 0.000000] bootconsole [early0] enabled [ 0.000000] CPU0 revision is: 0001974c (MIPS 74Kc) [ 0.000000] MIPS: machine is NEC Aterm WR8750N [ 0.000000] SoC: Atheros AR9344 rev 1 [ 0.000000] Determined physical RAM map: [ 0.000000] memory: 08000000 @ 00000000 (usable) [ 0.000000] Initrd not found or empty - disabling initrd [ 0.000000] Primary instruction cache 64kB, VIPT, 4-way, linesize 32 bytes. [ 0.000000] Primary data cache 32kB, 4-way, VIPT, cache aliases, linesize 32 bytes [ 0.000000] Zone ranges: [ 0.000000] Normal [mem 0x0000000000000000-0x0000000007ffffff] [ 0.000000] Movable zone start for each node [ 0.000000] Early memory node ranges [ 0.000000] node 0: [mem 0x0000000000000000-0x0000000007ffffff] [ 0.000000] Initmem setup node 0 [mem 0x0000000000000000- 0x0000000007ffffff] [ 0.000000] random: get_random_bytes called from 0x8045972c with crng_init=0 [ 0.000000] Built 1 zonelists, mobility grouping on. Total pages: 32512 [ 0.000000] Kernel command line: console=ttyS0,9600 rootfstype=squashfs,jffs2 ... （この後も続く）
18.  Flash内からのOpenWrtブートは厳しそう ◦ Firmware領域で独特なファイルシステムが形成されている ※ ファームウェアのサイズ内0x10000毎に挿入されている  OpenWrtでこのFSを再現するのは厳しそう (WR8750N ファームウェア領域) $ busybox hexdump -n 128 -C -v mtd2_os-image.bin 00000000 46 69 72 6d 77 61 72 65 00 ff ff ff ff ff ff ff |Firmware........| <- ※ 00000010 00 00 00 00 00 35 9f 94 30 53 46 54 ff ff ff ff |.....5..0SFT....| <- ※ 00000020 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff |................| <- ※ 00000030 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff |................| <- ※ 00000040 55 53 42 20 41 54 45 52 4d 57 4c 33 30 35 30 00 |USB ATERMWL3050.| <- ファーム本体 00000050 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff |................| start 00000060 00 00 ff ff 00 00 01 42 00 00 00 18 68 09 00 00 |.......B....h...| 00000070 00 00 00 00 00 00 00 00 56 45 52 53 49 4f 4e 3a |........VERSION:| 00000080
19.  U-Bootに置き換え ◦ pepe2k/u-boot_modを利用  U-Boot 1.1.4ベース  https://github.com/pepe2k/u-boot_mod ◦ Aterm用フォーク: musashino-build/u-boot_mod  https://github.com/musashino-build/u-boot_mod ◦ Cross-Compile用toolchain (gcc等) はOpenWrtのもの を利用 ◦ Windows 10のWSLでもコンパイルでき、動作した ◦ NECのBootloaderから専用のOpenWrtをブートして踏み台 にし、U-Bootへの置き換えとU-Boot用OpenWrtファーム の書き込みを行う
20.  Flash内からブート (U-Boot) *************************************** * U-Boot 1.1.4-398303cd-clean * * Build: 2019-01-26 * *************************************** BOARD: NEC Aterm WR8750N SOC: AR9344 rev. 1 CPU: MIPS 74Kc RAM: 128 MB DDR2 32-bit CL3-4-4-10 FLASH: 8 MB Macronix MX25L64 PCIe: 168C:0030 MAC: 1C:B1:7F:00:A5:00 CLOCKS: CPU/RAM/AHB/SPI/REF 550/400/200/ 25/ 40 MHz Hit any key to stop booting: 0 Booting image from 0x9F040000... Image name: MIPS OpenWrt Linux-4.14.95 Build date: 2019-01-25 10:38:20 UTC Architecture: MIPS OS/image type: Linux Kernel Compression: LZMA Data size: 1.3 MB (1377507 bytes) Load address: 0x80060000 Entry point: 0x80060000 Header CRC... OK! Data CRC... skipped Uncompressing Kernel... OK! Starting kernel... (右へ) [ 0.000000] Linux version 4.14.95 (musashino205@Taiha.Net) (gcc version 7.4.0 (OpenWrt GCC 7.4.0 r0+9120-bad68ff519)) #0 Fri Jan 25 10:38:20 2019 [ 0.000000] bootconsole [early0] enabled [ 0.000000] CPU0 revision is: 0001974c (MIPS 74Kc) [ 0.000000] MIPS: machine is NEC Aterm WR8750N [ 0.000000] SoC: Atheros AR9344 rev 1 [ 0.000000] Determined physical RAM map: [ 0.000000] memory: 08000000 @ 00000000 (usable) [ 0.000000] Initrd not found or empty - disabling initrd [ 0.000000] Primary instruction cache 64kB, VIPT, 4-way, linesize 32 bytes. [ 0.000000] Primary data cache 32kB, 4-way, VIPT, cache aliases, linesize 32 bytes [ 0.000000] Zone ranges: [ 0.000000] Normal [mem 0x0000000000000000-0x0000000007ffffff] [ 0.000000] Movable zone start for each node [ 0.000000] Early memory node ranges [ 0.000000] node 0: [mem 0x0000000000000000-0x0000000007ffffff] [ 0.000000] Initmem setup node 0 [mem 0x0000000000000000-0x0000000007ffffff] [ 0.000000] random: get_random_bytes called from 0x8045972c with crng_init=0 [ 0.000000] Built 1 zonelists, mobility grouping on. Total pages: 32512 [ 0.000000] Kernel command line: console=ttyS0,9600 rootfstype=squashfs,jffs2 ... (省略) BusyBox v1.30.0 () built-in shell (ash) _______ ________ __ | |.-----.-----.-----.| | | |.----.| |_ | - || _ | -__| || | | || _|| _| |_______|| __|_____|__|__||________||__| |____| |__| W I R E L E S S F R E E D O M ----------------------------------------------------- OpenWrt SNAPSHOT, r0+9135-d6efa74437 ----------------------------------------------------- root@OpenWrt:/#
21.  ほぼ動作OK ◦ 現状、U-Bootへ置き換えることでルータとしては問題無く動作  今後の課題 ◦ SoCのUSB機能の初期化が完全ではない (Full-Speedまで)  OpenWrt内のUSB phyドライバ実装に抜けがある  Kernel moduleの知識が無いので現状回避策により対処  Bugレポート投げる予定 ◦ USBポートの認識タイミングが遅い  SoCと物理ポートの間に挟まるHubチップのRESETラインに、SoC ではなく無線チップ (AR938x) のGPIOが接続されている → 無線ドライバがロードされるまでLOWのまま、Hubが機能しな い (Reset状態)  （たぶん）U-Bootで対処する必要がある
22.  ブース出展してます ◦ openwrt.jp (仮)  5階 508 教室  今回の内容まとめ（ブログ記事） ◦ Aterm WR8750N（進捗報告） – 鉄PCブログ ◦ Aterm WR8750N/WR9500N/WG600HP（進捗報告2） – 鉄PCブログ  スライドよりも詳細な内容をまとめています