イ良い日ンマを作る(USBストレージ容量偽装の手法) / USB Storage Capacity Faking Techniques

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1. イ良い日ン マを作る
   しゅーと
   

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2. イ良い日ン マとは
   • 2018年、突如ネット上に現れたmicroSD
   • アググンと呼ばれるものもある
   • 基本的に容量偽装系ストレージ
   • 2022年、SSDに形を変えて
   パンピーを襲っている
   

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3. 容量偽装について
   • 実際のフラッシュ領域に対しての見せかけが異なる
   • 使えないわけではない
   • 返品期限までごまかすため？
   • 偽装方法には大きく2種類
   • 無視タイプ
   • 上書きタイプ
   https://www.rescue-center.jp/elementary/vol54.html
   

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4. 目標
   • 任意の容量だと嘘をつく
   • 1ペタバイトを目標
   • 書き込めるけど一定のサイズを超えると異常動作を起こす
   • 無視または上書き動作
   

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5. その前に
   

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6. USBデバイスを作る方法
   

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7. USBデバイスを作る方法
   • USBデバイスICを使う
   • 汎用マイコン内蔵のUSB PHYを使う
   • USBエミュレーションツールを使う
   

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8. Facedancer
   • USBデバイスのエミュレーションライブラリ(Python製！)
   • 対応ハードウェアのUSB APIを利用して機能を実現
   • GreatFET Oneと呼ばれるボードが現在最も再現性が高い
   • 今年６月発売のLUNAに合わせて進化を遂げるらしい
   GreatFET One LUNA
   

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9. facedancer-umass.py
   • イメージをマスストレージデバイスとして流し込むスクリプト
   • 以下で簡単にディスクイメージを作って接続できる
   • 接続するとターゲット上で認識される(未初期化)
   # 100MBサイズのディスクイメージ (何も初期化しない)
   dd if=/dev/zero of=disk_100MB.bin bs=100M count=1
   # スクリプト実行
   ./legacy-applets/facedancer-umass.py ./disk_100MB.bin
   コントロール用
   USBポート ターゲット用
   USBポート
   

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10. メモ: オンメモリだけで実現も
    • コードからfdを排除し全てdictに
    • プログラム終了時にはデータが失われる
    

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11. 任意の容量と嘘をつく
    

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12. ストレージサイズはどう認識される？
    • UMS(USB Mass Storage)クラスではSCSIコマンドを利用する
    • Read Capacity(10)でセクタ数とブロックサイズを提示
    • PCがそこからディスクのサイズを割り出す
    

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13. Facedancerでの実装
    • ブロックサイズは512バイト固定
    • セクタ数は読み込まれるイメージから算出される
    →ここを変更すれば任意のサイズを宣言できる！
    • ただしコードが全て最大32bit LBA
    • 現状は2TiBまでのディスクしか対応しない
    (GPTであれば認識可能だが)
    • →64bit LBA対応に改造して問題を回避👏
    https://github.com/shutingrz/Facedancer/commit/0fcd48586a1e20b568d6d11d3408c8e854dba1f8
    

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14. 未初期化状態の罠
    • リムーバブルディスクだと未初期化を未初期化と認識しない
    • →全セクタを走査しパーティションを探してるっぽい？→遅い！！
    • Windowsでのフォーマット時にメタデータを
    全セクタに書き込む→遅い！！
    • 10MBのディスク+FAT32で2分ちょっとかかる
    • Facedancerで偽装する場合は事前にフォーマットしないと無理
    

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15. 手始めに100GBの仮想ディスクを初期化
    • 以下のコマンドで事前にexFATでフォーマット
    • 問題なく100GBとしてマウントできた
    #100GBのスパースファイルを作成しGPT作成、exFATでフォーマット
    $truncate –s 100GB test.img
    $parted –s test.img mklabel gpt mkpart primary ntfs 1MiB 100%
    print quit
    $sudo losetup –f –show test.img
    $sudo kpartx –a /dev/loop2
    $sudo mkfs.exfat /dev/mapper/loop2p1
    # スクリプト実行
    $./legacy-applets/facedancer-umass.py ./test.img
    

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16. 調子に乗って2ペタバイト
    ！？
    $truncate -s 2PB test.img
    truncate: failed to truncate 'test.img' at
    2000000000000000 bytes: File too large
    

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17. ext4の制限
    • ext4
    >このファイルシステムは、最初にLinuxカーネル2.6.19でスト
    レージ制限を拡張し、パフォーマンスを向上させるために使用さ
    れていました。 Ext2およびExt3と比較すると、Extファイルシス
    テムは標準の4Kブロックサイズを使用して、最大1EBのボ
    リュームサイズと最大16TBの単一ファイルサイズをサポートで
    きます。
    

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18. btrfsの中にスパースファイル作成
    • btrfsは16EBの単一ファイルをサポート
    • 10GBのbtrfsイメージを作りその中で2PBのディスクを作成
    • うまくいった
    • あとはいつも通りGPTからのexFATのフォーマット
    $truncate -s 10GB btr.img
    $mkfs.btrfs btr.img
    $sudo mount btr.img /mnt/target1
    $ truncate -s 2PB /mnt/target1/test.img <- いけた！
    $ ls –la /mnt/target1/test.img
    -rw-r--r-- 1 user user 2000000000000000 Jan 25 01:46 <- 2PBのファイル
    /mnt/target1/test.img
    

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19. 2PBのUSBドライブを見よ！
    • 無事マウントに成功
    • Facedancerの微修正が必要
    • ただしマウント完了まで30分必要
    • 全セクタを読み込むため
    • こういうものなの？
    • 容量偽装はできたので、
    時間かかる2PBは一旦封印
    

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20. 目標
    • 任意の容量だと嘘をつく
    • 1ペタバイトを目標
    • 書き込めるけど一定のサイズを超えると異常動作を起こす
    • 無視または上書き動作
    💮
    

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21. 一定のサイズを超えると異常動作を起こす
    • 今はbtrfsの実サイズを超えたら書き込みエラーが発生するはず
    • アググン/イ良い日ン マは書き込み自体はできる
    • イ良い日ン マ実現までの道のり:
    • 4GBのディスクイメージを用意
    • 32GBとみせかける
    • 書き込み要求セクタが4GBより上位の場合は書き込まない
    • 偽装と書き込み無視は全てFacedancer側で対応可能
    • 特定セクタより上の場合はprint()するだけのコードを書いた↓
    

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22. 試した が・・・
    • 転送速度が遅すぎて検証にならない
    • コントロールがwsl2のためUSB-IPで転送しているのも原因か
    • もっとディスクサイズを減らすことに
    350 KB/s
    

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23. というわけで見かけ32MBのディスク
    • ディスクイメージは16MB確保
    • 15MB分のセクタを超える場合書き込みを行わないように
    

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24. テストデータ
    • 1つあたり1.08MBのjpgファイル
    • 14枚目の途中で特定セクタに到達
    する計算
    

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25. デモ(1)
    • 途中で書き込みされなかった画像ファイル
    

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26. デモ(2)
    • 事象発生時のログと空き容量
    

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27. 目標
    • 任意の容量だと嘘をつく
    • 1ペタバイトを目標
    • 書き込めるけど一定のサイズを超えると異常動作を起こす
    • 書き込み無視
    💮
    💮
    

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28. まとめ
    • あくまでUSBエミュレーションを使ったものだができた
    • イ良い日ン マの作り方を完全に理解した
    • 実際にやるにはちゃんとしたICでのネイティブ実行が必要
    • Pico にUSBコントローラがあるのでTinyUSBライブラリで優勝？
    

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29. おわり
    

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