wireshark usb抓包

 

0x01 问题提出

在一次演练中，我们通过wireshark抓取了一个如下的数据包，我们如何对其进行分析？

0x02 问题分析

流量包是如何捕获的？

首先我们从上面的数据包分析可以知道，这是个USB的流量包，我们可以先尝试分析一下USB的数据包是如何捕获的。

在开始前，我们先介绍一些USB的基础知识。USB有不同的规格，以下是使用USB的三种方式：

l USB UART
l USB HID
l USB Memory

UART或者Universal Asynchronous Receiver/Transmitter。这种方式下，设备只是简单的将USB用于接受和发射数据，除此之外就再没有其他通讯功能了。

HID是人性化的接口。这一类通讯适用于交互式，有这种功能的设备有：键盘，鼠标，游戏手柄和数字显示设备。

最后是USB Memory，或者说是数据存储。External HDD, thumb drive / flash drive,等都是这一类的。

其中使用的最广的不是USB HID 就是USB Memory了。

每一个USB设备（尤其是HID或者Memory）都有一个供应商ID（Vendor Id）和产品识别码（Product Id）。Vendor Id是用来标记哪个厂商生产了这个USB设备。Product Id用来标记不同的产品，他并不是一个特殊的数字，当然最好不同。如下图

上图是我在虚拟机环境下连接在我电脑上的USB设备列表，通过lsusb查看命令。

例如说，我在VMware下有一个无线鼠标。它是属于HID设备。这个设备正常的运行，并且通过lsusb这个命令查看所有USB设备，现在大家能找出哪一条是这个鼠标吗？？没有错，就是第四个，就是下面这条：

Bus 002 Device 002: ID 0e0f:0003 VMware, Inc. Virtual Mouse

其中，ID 0e0f:0003就是Vendor-Product Id对，Vendor Id的值是0e0f，并且Product Id的值是0003。Bus 002 Device 002代表usb设备正常连接，这点需要记下来。

我们用root权限运行Wireshark捕获USB数据流。但是通常来说我们不建议这么做。我们需要给用户足够的权限来获取linux中的usb数据流。我们可以用udev来达到我们的目的。我们需要创建一个用户组usbmon，然后把我们的账户添加到这个组中。

addgroup usbmon
gpasswd -a $USER usbmon
echo 'SUBSYSTEM=="usbmon", GROUP="usbmon", MODE="640"' > /etc/udev/rules.d/99-usbmon.rules

接下来，我们需要usbmon内核模块。如果该模块没有被加载，我们可以通过以下命令加载该模块：

modprobe usbmon

打开wireshark，你会看到usbmonX其中X代表数字。下图是我们本次的结果（我使用的是root）：

如果接口处于活跃状态或者有数据流经过的时候，wireshark的界面就会把它以波形图的方式显示出来。那么，我们该选那个呢？没有错，就是我刚刚让大家记下来的，这个X的数字就是对应这USB Bus。在本文中是usbmon0。打开他就可以观察数据包了。

通过这些，我们可以了解到usb设备与主机之间的通信过程和工作原理，我们可以来对流量包进行分析了。

如何去分析一个USB流量包？

根据前面的知识铺垫，我们大致对USB流量包的抓取有了一个轮廓了，下面我们介绍一下如何分析一个USB流量包。

USB协议的细节方面参考wireshark的wiki：https://wiki.wireshark.org/USB

我们先拿GitHub上一个简单的例子开始讲起：

我们分析可以知道，USB协议的数据部分在Leftover Capture Data域之中，在Mac和Linux下可以用tshark命令可以将 leftover capture data单独提取出来，命令如下：

tshark -r example.pcap -T fields -e usb.capdata //如果想导入usbdata.txt文件中，后面加上参数：>usbdata.txt

Windows下装了wireshark的环境下，在wireshark目录下有个tshark.exe，比如我的在D:\Program Files\Wireshark\tshark.exe

调用cmd，定位到当前目录下，输入如下命令即可：

tshark.exe -r example.pcap -T fields -e usb.capdata //如果想导入usbdata.txt文件中，后面加上参数：>usbdata.txt

有关tshark命令的详细使用参考wireshark官方文档：https://www.wireshark.org/docs/man-pages/tshark.html

运行命令并查看usbdata.txt发现数据包长度为八个字节

关于USB的特点应用我找了一张图，很清楚的反应了这个问题：

这里我们只关注USB流量中的键盘流量和鼠标流量。

键盘数据包的数据长度为8个字节，击键信息集中在第3个字节，每次key stroke都会产生一个keyboard event usb packet。

鼠标数据包的数据长度为4个字节，第一个字节代表按键，当取0x00时，代表没有按键、为0x01时，代表按左键，为0x02时，代表当前按键为右键。第二个字节可以看成是一个signed byte类型，其最高位为符号位，当这个值为正时，代表鼠标水平右移多少像素，为负时，代表水平左移多少像素。第三个字节与第二字节类似，代表垂直上下移动的偏移。

我翻阅了大量的USB协议的文档，在这里我们可以找到这个值与具体键位的对应关系：http://www.usb.org/developers/hidpage/Hut1_12v2.pdf

usb keyboard的映射表 根据这个映射表将第三个字节取出来，对应对照表得到解码：

我们写出如下脚本：

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mappings = { 0x04:"A",  0x05:"B",  0x06:"C", 0x07:"D", 0x08:"E", 0x09:"F", 0x0A:"G",  0x0B:"H", 0x0C:"I",  0x0D:"J", 0x0E:"K", 0x0F:"L", 0x10:"M", 0x11:"N",0x12:"O",  0x13:"P", 0x14:"Q", 0x15:"R", 0x16:"S", 0x17:"T", 0x18:"U",0x19:"V", 0x1A:"W", 0x1B:"X", 0x1C:"Y", 0x1D:"Z", 0x1E:"1", 0x1F:"2", 0x20:"3", 0x21:"4", 0x22:"5",  0x23:"6", 0x24:"7", 0x25:"8", 0x26:"9", 0x27:"0", 0x28:"n", 0x2a:"[DEL]",  0X2B:"    ", 0x2C:" ",  0x2D:"-", 0x2E:"=", 0x2F:"[",  0x30:"]",  0x31:"\\", 0x32:"~", 0x33:";",  0x34:"'", 0x36:",",  0x37:"." }
nums = []
keys = open('usbdata.txt')
for line in keys:
    if line[0]!='0' or line[1]!='0' or line[3]!='0' or line[4]!='0' or line[9]!='0' or line[10]!='0' or line[12]!='0' or line[13]!='0' or line[15]!='0' or line[16]!='0' or line[18]!='0' or line[19]!='0' or line[21]!='0' or line[22]!='0':
         continue
    nums.append(int(line[6:8],16))# 00:00:xx:....keys.close()
output =""for n in nums:if n ==0:continueif n in mappings:
        output += mappings[n]else:
        output +='[unknown]'print('output :n'+ output)
复制代码
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结果如下：

我们把前面的整合成脚本，得：

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复制代码
#!/usr/bin/env python

import sys
import os

DataFileName = "usb.dat"

presses = []

normalKeys = {"04":"a", "05":"b", "06":"c", "07":"d", "08":"e", "09":"f", "0a":"g", "0b":"h", "0c":"i", "0d":"j", "0e":"k", "0f":"l", "10":"m", "11":"n", "12":"o", "13":"p", "14":"q", "15":"r", "16":"s", "17":"t", "18":"u", "19":"v", "1a":"w", "1b":"x", "1c":"y", "1d":"z","1e":"1", "1f":"2", "20":"3", "21":"4", "22":"5", "23":"6","24":"7","25":"8","26":"9","27":"0","28":"<RET>","29":"<ESC>","2a":"<DEL>", "2b":"\t","2c":"<SPACE>","2d":"-","2e":"=","2f":"[","30":"]","31":"\\","32":"<NON>","33":";","34":"'","35":"<GA>","36":",","37":".","38":"/","39":"<CAP>","3a":"<F1>","3b":"<F2>","3c":"<F3>","3d":"<F4>","3e":"<F5>","3f":"<F6>","40":"<F7>","41":"<F8>","42":"<F9>","43":"<F10>","44":"<F11>","45":"<F12>"}

shiftKeys ={"04":"A","05":"B","06":"C","07":"D","08":"E","09":"F","0a":"G","0b":"H","0c":"I","0d":"J","0e":"K","0f":"L","10":"M","11":"N","12":"O","13":"P","14":"Q","15":"R","16":"S","17":"T","18":"U","19":"V","1a":"W","1b":"X","1c":"Y","1d":"Z","1e":"!","1f":"@","20":"#","21":"$","22":"%","23":"^","24":"&","25":"*","26":"(","27":")","28":"<RET>","29":"<ESC>","2a":"<DEL>","2b":"\t","2c":"<SPACE>","2d":"_","2e":"+","2f":"{","30":"}","31":"|","32":"<NON>","33":"\"","34":":","35":"<GA>","36":"<","37":">","38":"?","39":"<CAP>","3a":"<F1>","3b":"<F2>","3c":"<F3>","3d":"<F4>","3e":"<F5>","3f":"<F6>","40":"<F7>","41":"<F8>","42":"<F9>","43":"<F10>","44":"<F11>","45":"<F12>"}def main():# check argvif len(sys.argv)!=2:print"Usage : "print"        python UsbKeyboardHacker.py data.pcap"print"Tips : "print"        To use this python script , you must install the tshark first."print"        You can use `sudo apt-get install tshark` to install it"print"Author : "print"        Angel_Kitty <angelkitty6698@gmail.com>"print"        If you have any questions , please contact me by email."print"        Thank you for using."exit(1)# get argv
    pcapFilePath = sys.argv[1]# get data of pcap
    os.system("tshark -r %s -T fields -e usb.capdata > %s"%(pcapFilePath,DataFileName))# read datawith open(DataFileName,"r")as f:for line in f:
            presses.append(line[0:-1])# handle
    result =""for press in presses:Bytes= press.split(":")ifBytes[0]=="00":ifBytes[2]!="00":
                result += normalKeys[Bytes[2]]elifBytes[0]=="20":# shift key is pressed.ifBytes[2]!="00":
                result += shiftKeys[Bytes[2]]else:print"[-] Unknow Key : %s"%(Bytes[0])print"[+] Found : %s"%(result)# clean the temp data
    os.system("rm ./%s"%(DataFileName))if__name__=="__main__":
    main()
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效果如下：

另外贴上一份鼠标流量数据包转换脚本：

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nums = [] 
keys = open('usbdata.txt','r') 
posx = 0 
posy = 0 
for line in keys: 
if len(line) != 12 : 
     continue 
x = int(line[3:5],16) 
y = int(line[6:8],16) 
if x > 127 : 
    x -= 256 
if y > 127 : 
    y -= 256 
posx += x 
posy += y 
btn_flag = int(line[0:2],16)  # 1 for left , 2 for right , 0 for nothing 
if btn_flag == 1 : 
    print posx , posy 
keys.close()
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键盘流量数据包转换脚本如下：

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nums=[0x66,0x30,0x39,0x65,0x35,0x34,0x63,0x31,0x62,0x61,0x64,0x32,0x78,0x33,0x38,0x6d,0x76,0x79,0x67,0x37,0x77,0x7a,0x6c,0x73,0x75,0x68,0x6b,0x69,0x6a,0x6e,0x6f,0x70]
s=''
for x in nums:
    s+=chr(x)
print s
mappings = { 0x41:"A",  0x42:"B",  0x43:"C", 0x44:"D", 0x45:"E", 0x46:"F", 0x47:"G",  0x48:"H", 0x49:"I",  0x4a:"J", 0x4b:"K", 0x4c:"L", 0x4d:"M", 0x4e:"N",0x4f:"O",  0x50:"P", 0x51:"Q", 0x52:"R", 0x53:"S", 0x54:"T", 0x55:"U",0x56:"V", 0x57:"W", 0x58:"X", 0x59:"Y", 0x5a:"Z", 0x60:"0", 0x61:"1", 0x62:"2", 0x63:"3", 0x64:"4",  0x65:"5", 0x66:"6", 0x67:"7", 0x68:"8", 0x69:"9", 0x6a:"*", 0x6b:"+",  0X6c:"separator", 0x6d:"-",  0x6e:".", 0x6f:"/" }
output = ""
for n in nums:
    if n == 0 :
        continue
    if n in mappings:
        output += mappings[n]
    else:
        output += '[unknown]'
print 'output :\n' + output
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上面这个例子的项目链接如下：https://files.cnblogs.com/files/ECJTUACM-873284962/UsbKeyboardDataHacker.rar

那么对于我们开篇提到的问题，我们可以模仿尝试如上这个例子：

首先我们通过tshark将usb.capdata全部导出：

tshark -r task_AutoKey.pcapng -T fields -e usb.capdata //如果想导入usbdata.txt文件中，后面加上参数：>usbdata.txt

我们用上面的python脚本将第三个字节取出来，对应对照表得到解码：

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mappings = { 0x04:"A",  0x05:"B",  0x06:"C", 0x07:"D", 0x08:"E", 0x09:"F", 0x0A:"G",  0x0B:"H", 0x0C:"I",  0x0D:"J", 0x0E:"K", 0x0F:"L", 0x10:"M", 0x11:"N",0x12:"O",  0x13:"P", 0x14:"Q", 0x15:"R", 0x16:"S", 0x17:"T", 0x18:"U",0x19:"V", 0x1A:"W", 0x1B:"X", 0x1C:"Y", 0x1D:"Z", 0x1E:"1", 0x1F:"2", 0x20:"3", 0x21:"4", 0x22:"5",  0x23:"6", 0x24:"7", 0x25:"8", 0x26:"9", 0x27:"0", 0x28:"n", 0x2a:"[DEL]",  0X2B:"    ", 0x2C:" ",  0x2D:"-", 0x2E:"=", 0x2F:"[",  0x30:"]",  0x31:"\\", 0x32:"~", 0x33:";",  0x34:"'", 0x36:",",  0x37:"." }
nums = []
keys = open('usbdata.txt')
for line in keys:
    if line[0]!='0' or line[1]!='0' or line[3]!='0' or line[4]!='0' or line[9]!='0' or line[10]!='0' or line[12]!='0' or line[13]!='0' or line[15]!='0' or line[16]!='0' or line[18]!='0' or line[19]!='0' or line[21]!='0' or line[22]!='0':
         continue
    nums.append(int(line[6:8],16))# 00:00:xx:....keys.close()
output =""for n in nums:if n ==0:continueif n in mappings:
        output += mappings[n]else:
        output +='[unknown]'print('output :n'+ output)
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运行结果如下：

output :n[unknown]A[unknown]UTOKEY''.DECIPHER'[unknown]MPLRVFFCZEYOUJFJKYBXGZVDGQAURKXZOLKOLVTUFBLRNJESQITWAHXNSIJXPNMPLSHCJBTYHZEALOGVIAAISSPLFHLFSWFEHJNCRWHTINSMAMBVEXO[DEL]PZE[DEL]IZ'

我们可以看出这是自动密匙解码，现在的问题是在我们不知道密钥的情况下应该如何解码呢？

我找到了如下这篇关于如何爆破密匙：http://www.practicalcryptography.com/cryptanalysis/stochastic-searching/cryptanalysis-autokey-cipher/

爆破脚本如下：

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复制代码
from ngram_score import ngram_score
from pycipher import Autokey
import re
from itertools import permutations

qgram = ngram_score('quadgrams.txt')
trigram = ngram_score('trigrams.txt')

ctext = 'MPLRVFFCZEYOUJFJKYBXGZVDGQAURKXZOLKOLVTUFBLRNJESQITWAHXNSIJXPNMPLSHCJBTYHZEALOGVIAAISSPLFHLFSWFEHJNCRWHTINSMAMBVEXPZIZ'

ctext = re.sub(r'[^A-Z]','',ctext.upper())
# keep a list of the N best things we have seen, discard anything else

class nbest(object):
    def __init__(self,N=1000):
        self.store = []
        self.N = N

    def add(self,item):
        self.store.append(item)
        self.store.sort(reverse=True)
        self.store = self.store[:self.N]

    def __getitem__(self,k):
        return self.store[k]

    def __len__(self):
        return len(self.store)
        
#init
N=100
for KLEN in range(3,20):
    rec = nbest(N)
    for i in permutations('ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ',3):
        key = ''.join(i) + 'A'*(KLEN-len(i))
        pt = Autokey(key).decipher(ctext)
        score = 0
        for j in range(0,len(ctext),KLEN):
            score += trigram.score(pt[j:j+3])
        rec.add((score,''.join(i),pt[:30]))

    next_rec = nbest(N)
    for i in range(0,KLEN-3):
        for k in xrange(N):
            for c in 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ':
                key = rec[k][1] + c
                fullkey = key + 'A'*(KLEN-len(key))
                pt = Autokey(fullkey).decipher(ctext)
                score = 0
                for j in range(0,len(ctext),KLEN):
                    score += qgram.score(pt[j:j+len(key)])
                next_rec.add((score,key,pt[:30]))
        rec = next_rec
        next_rec = nbest(N)
    bestkey = rec[0][1]
    pt = Autokey(bestkey).decipher(ctext)
    bestscore = qgram.score(pt)
    for i in range(N):
        pt = Autokey(rec[i][1]).decipher(ctext)
        score = qgram.score(pt)
        if score > bestscore:
            bestkey = rec[i][1]
            bestscore = score       
    print bestscore,'autokey, klen',KLEN,':"'+bestkey+'",',Autokey(bestkey).decipher(ctext)
复制代码
复制代码

跑出来的结果如下：

我们看到了flag的字样，整理可得如下：

-674.914569565 autokey, klen 8 :"FLAGHERE", HELLOBOYSANDGIRLSYOUARESOSMARTTHATYOUCANFINDTHEFLAGTHATIHIDEINTHEKEYBOARDPACKAGEFLAGISJHAWLZKEWXHNCDHSLWBAQJTUQZDXZQPF

我们把字段进行分割看：

复制代码
复制代码
HELLO
BOYS
AND
GIRLS
YOU
ARE
SO
SMART
THAT
YOU
CAN
FIND
THE
FLAG
THAT
IH
IDE
IN
THE
KEY
BOARD
PACKAGE
FLAG
IS
JHAWLZKEWXHNCDHSLWBAQJTUQZDXZQPF
复制代码
复制代码

最后的flag就是flag{JHAWLZKEWXHNCDHSLWBAQJTUQZDXZQPF}

0x03 资源下载

本文涉及到的所有项目链接全部放在Github上：

0x04 扩展阅读


作　　者：Angel_Kitty
出　　处：https://www.cnblogs.com/ECJTUACM-873284962/
关于作者：阿里云ACE，目前主要研究方向是Web安全漏洞以及反序列化。如有问题或建议，请多多赐教！
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