Новогоднее исследование ADSL-роутера на базе Linux - 0x3 - формат прошивки


0x0 — введение
0x1 — разбираем :)
0x2 — знакомимся с программной частью
0x3 — формат прошивки

Сегодня мы разберёмся, что представляет из себя файл прошивки нашего подопытного ADSL-модема!
Мы уже знаем, что на модеме крутится Linux с ядром версси 2.6 (cat /proc/version).

Так как наше исследование направлено не столько на этот модем, сколько на изучение возможностей встроенного линукса, то давайте сделаем небольшую остановку и посмотрим, как обычно загружается ОС Linux.

В нашем случае — в ADSL-модеме, — в роли загрузчика выступает CFE.

CFE ( Common Firmware Environment ) — это прошивка, разработанная фирмой Broadcom для своих 32- и 64-битных однокристальных (SOC) систем. Грубо говоря — это аналог BIOS-а у ПК.

исходный код CFE можно скачать с официального сайта Broadcom.


Файл прошивки, фактически, состоит из нескольких частей:
(Структуру можно подсмотреть в файле bcmTag.h из состава исходного кода прошивки)

1. 256-байтный заголовок, так называемый — bcmtag
2. CFE, Bootloader
3. образ корневой файловой системы (тип файловой системы: SquashFs)
4. сжатый образ ядра Linux

+---------------------------------+ 0x00000000
|                                 |
|         Broadcom Header         | фиксированный размер  bcmTag = 256 байт
|                                 |
+---------------------------------+ 0x00000100
|                                 |
|         CFE boot loader         | Размер в заголовке (cfeLen)
|                                 |
+---------------------------------+ bcmTag + cfeLen
|                                 |
|         SquashFS Root           | Размер в заголовке (rootfsLen)
|                                 |
+---------------------------------+ bcmTag +cfeLen + rootfsLen
|                                 |
|         Compressed kernel       | Размер в заголовке (kernelLen)
|                                 |
+---------------------------------+


Заголовок прошивки — первые 256 байт всех модемных прошивок на базе чипов Broadcom — имеют одинаковую структуру — т.н. Broadcom tag.
В них содержится информация о прошивке, адреса и размеры секций с загрузчиком, ядром и файловой системой, а также их контрольные суммы.

Дальнейшие значения приводятся на примере прошивки ZXDSL_831AIIV4.1.0a_E09_RU.


Откроем файл прошивки любым Hex-редактором, например, hiew.


Под Linux-ом можно использовать замечательную утилиту hexdump:
$ hexdump zxdsl.bin -n 256 -C
00000000  36 00 00 00 5a 58 44 53  4c 38 33 31 41 49 49 45  |6...ZXDSL831AIIE|
00000010  30 39 00 00 00 00 00 00  42 4f 54 48 00 00 00 00  |09......BOTH....|
00000020  00 00 00 00 00 00 36 33  33 38 00 00 39 36 33 33  |......6338..9633|
00000030  38 4c 2d 32 4d 2d 38 4d  00 00 00 00 31 00 31 38  |8L-2M-8M....1.18|
00000040  38 38 37 36 36 00 00 00  33 32 31 37 30 33 31 31  |88766...32170311|
00000050  36 38 00 00 36 33 33 32  34 00 00 00 00 00 33 32  |68..63324.....32|
00000060  31 37 30 39 36 39 36 30  00 00 31 32 37 33 38 35  |17096960..127385|
00000070  36 00 00 00 33 32 31 38  33 37 30 38 31 36 00 00  |6...3218370816..|
00000080  35 35 31 35 38 36 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |551586..........|
00000090  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000000d0  00 00 00 00 00 00 00 00  db 8d 04 d5 22 d2 e8 4d  |............"..M|
000000e0  0b e6 b8 f4 00 00 00 00  00 00 00 00 4f ba 75 f1  |............O.u.|
000000f0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|


структура заголовка bcmtag (256 байт):
№. название поля (описание) (длина в байтах) = значение в рассматриваемой прошивке

1. tagVersion (Header version) (4) = 6
2. signature_1 (Company info) (20) = ZXDSL831AIIE09
3. signature_2 (Version number) (14) = BOTH
4. chipId (Chip ID) (6) = 6338
5. boardId (Board ID) (16) = 96338L-2M-8M
6. bigEndian (1-big, 0 -little) (2) = 1
7. totalImageLen (Firmware image = CFE+Root FS+Kernel) (10) = 1888766 // должно совпасть с размер_файла_прошивки-256: 1889022-256 = 1888766
8. cfeAddress (CFE starting address, dec) (12) = 3217031168
9. cfeLen (CFE (Boot loader) size) (10) = 63324
10. rootfsAddress (Root filesystem address, dec)(12) = 3217096960
11. rootfsLen (Root filesystem (SquashFS) size) (10) = 1273856
12. kernelAddress (Kernel starting address, dec) (12) = 3218370816
13. kernelLen (Kernel (LZMA-compressed) size) (10) = 551586
14. dualImage (Dual image flag: 1-dual, 0-none) (2) = 0
15. inactiveLen (Image active flag: 1-inactive, 0-active) (2) = 0
16. reserved (Reserved for later use) (74) = 0
17. imageValidationToken (Image validation token (4 unsigned char CRC)) (20) = DB8D04D522D2E84D0BE6B8F40000000000000000
18. tagValidationToken (Validation token for tag (from signature_1 to end)) (20) = 4FBA75F100000000000000000000000000000000

примечание по рассчёту CRC:
17. первые 4 байта — это CRC образа cfe+sqsh+kernel (DB8D04D5)
(у D-linkов = cfe+sqsh+kernel+name)
следующие 4 байта — это CRC образа sqsh (22D2E84D)
следующие 4 байта — это CRC образа kernel (0BE6B8F4)

18. 4 байта CRC — это CRC заголовка без последних 20 байт (т.е. без поля самой контрольной суммы) (4FBA75F1)


если сложить все длины то, разумеется, должно получиться: 256 :)

итого — файл прошивки — ZXDSL_831AIIV4.1.0a_E09_RU.bin (1889022 bytes):
1. bcm_tag (256 bytes)
2. cfe.img (63324 bytes)
3. sqsh.img (1273856 bytes)
4. kernel.img (551586 bytes)
(что в сумме даёт длину всей прошивки = 1889022)
у D-link-ов в самом конце ещё идёт поле названия модели
5. model_name (32 bytes)


код структуры для хранения BCMTAG и функция для рассчёта контрольной суммы (CRC):

#define TAG_LEN         256
#define TAG_VER_LEN     4
#define SIG_LEN         20
#define SIG_LEN_2       14   // Original second SIG = 20 is now devided into 14 for SIG_LEN_2 and 6 for CHIP_ID
#define CHIP_ID_LEN		6	
#define IMAGE_LEN       10
#define ADDRESS_LEN     12
#define FLAG_LEN        2
#define TOKEN_LEN       20
#define BOARD_ID_LEN    16
#define RESERVED_LEN    (TAG_LEN - TAG_VER_LEN - SIG_LEN - SIG_LEN_2 - CHIP_ID_LEN - BOARD_ID_LEN - \
                        (4*IMAGE_LEN) - (3*ADDRESS_LEN) - (3*FLAG_LEN) - (2*TOKEN_LEN))

typedef struct _FILE_TAG
{
    unsigned char tagVersion[TAG_VER_LEN];       // tag version.  Will be 2 here.
    unsigned char signiture_1[SIG_LEN];          // text line for company info
    unsigned char signiture_2[SIG_LEN_2];        // additional info (can be version number)
    unsigned char chipId[CHIP_ID_LEN];           // chip id 
    unsigned char boardId[BOARD_ID_LEN];         // board id
    unsigned char bigEndian[FLAG_LEN];           // if = 1 - big, = 0 - little endia of the host
    unsigned char totalImageLen[IMAGE_LEN];      // the sum of all the following length
    unsigned char cfeAddress[ADDRESS_LEN];       // if non zero, cfe starting address
    unsigned char cfeLen[IMAGE_LEN];             // if non zero, cfe size in clear ASCII text.
    unsigned char rootfsAddress[ADDRESS_LEN];    // if non zero, filesystem starting address
    unsigned char rootfsLen[IMAGE_LEN];          // if non zero, filesystem size in clear ASCII text.
    unsigned char kernelAddress[ADDRESS_LEN];    // if non zero, kernel starting address
    unsigned char kernelLen[IMAGE_LEN];          // if non zero, kernel size in clear ASCII text.
    unsigned char imageSequence[FLAG_LEN * 2];   // increments everytime an image is flashed
    unsigned char reserved[RESERVED_LEN];        // reserved for later use
    unsigned char imageValidationToken[TOKEN_LEN];// image validation token - can be crc, md5, sha;  for
                                                 // now will be 4 unsigned char crc
    unsigned char tagValidationToken[TOKEN_LEN]; // validation token for tag(from signiture_1 to end of // mageValidationToken)
} FILE_TAG, *PFILE_TAG;


#define CRC32_INIT_VALUE 0xffffffff /* Initial CRC32 checksum value */
#define CRC_LEN 4

static unsigned long Crc32_table[256] = {
    0x00000000, 0x77073096, 0xEE0E612C, 0x990951BA,
    0x076DC419, 0x706AF48F, 0xE963A535, 0x9E6495A3,
    0x0EDB8832, 0x79DCB8A4, 0xE0D5E91E, 0x97D2D988,
    0x09B64C2B, 0x7EB17CBD, 0xE7B82D07, 0x90BF1D91,
    0x1DB71064, 0x6AB020F2, 0xF3B97148, 0x84BE41DE,
    0x1ADAD47D, 0x6DDDE4EB, 0xF4D4B551, 0x83D385C7,
    0x136C9856, 0x646BA8C0, 0xFD62F97A, 0x8A65C9EC,
    0x14015C4F, 0x63066CD9, 0xFA0F3D63, 0x8D080DF5,
    0x3B6E20C8, 0x4C69105E, 0xD56041E4, 0xA2677172,
    0x3C03E4D1, 0x4B04D447, 0xD20D85FD, 0xA50AB56B,
    0x35B5A8FA, 0x42B2986C, 0xDBBBC9D6, 0xACBCF940,
    0x32D86CE3, 0x45DF5C75, 0xDCD60DCF, 0xABD13D59,
    0x26D930AC, 0x51DE003A, 0xC8D75180, 0xBFD06116,
    0x21B4F4B5, 0x56B3C423, 0xCFBA9599, 0xB8BDA50F,
    0x2802B89E, 0x5F058808, 0xC60CD9B2, 0xB10BE924,
    0x2F6F7C87, 0x58684C11, 0xC1611DAB, 0xB6662D3D,
    0x76DC4190, 0x01DB7106, 0x98D220BC, 0xEFD5102A,
    0x71B18589, 0x06B6B51F, 0x9FBFE4A5, 0xE8B8D433,
    0x7807C9A2, 0x0F00F934, 0x9609A88E, 0xE10E9818,
    0x7F6A0DBB, 0x086D3D2D, 0x91646C97, 0xE6635C01,
    0x6B6B51F4, 0x1C6C6162, 0x856530D8, 0xF262004E,
    0x6C0695ED, 0x1B01A57B, 0x8208F4C1, 0xF50FC457,
    0x65B0D9C6, 0x12B7E950, 0x8BBEB8EA, 0xFCB9887C,
    0x62DD1DDF, 0x15DA2D49, 0x8CD37CF3, 0xFBD44C65,
    0x4DB26158, 0x3AB551CE, 0xA3BC0074, 0xD4BB30E2,
    0x4ADFA541, 0x3DD895D7, 0xA4D1C46D, 0xD3D6F4FB,
    0x4369E96A, 0x346ED9FC, 0xAD678846, 0xDA60B8D0,
    0x44042D73, 0x33031DE5, 0xAA0A4C5F, 0xDD0D7CC9,
    0x5005713C, 0x270241AA, 0xBE0B1010, 0xC90C2086,
    0x5768B525, 0x206F85B3, 0xB966D409, 0xCE61E49F,
    0x5EDEF90E, 0x29D9C998, 0xB0D09822, 0xC7D7A8B4,
    0x59B33D17, 0x2EB40D81, 0xB7BD5C3B, 0xC0BA6CAD,
    0xEDB88320, 0x9ABFB3B6, 0x03B6E20C, 0x74B1D29A,
    0xEAD54739, 0x9DD277AF, 0x04DB2615, 0x73DC1683,
    0xE3630B12, 0x94643B84, 0x0D6D6A3E, 0x7A6A5AA8,
    0xE40ECF0B, 0x9309FF9D, 0x0A00AE27, 0x7D079EB1,
    0xF00F9344, 0x8708A3D2, 0x1E01F268, 0x6906C2FE,
    0xF762575D, 0x806567CB, 0x196C3671, 0x6E6B06E7,
    0xFED41B76, 0x89D32BE0, 0x10DA7A5A, 0x67DD4ACC,
    0xF9B9DF6F, 0x8EBEEFF9, 0x17B7BE43, 0x60B08ED5,
    0xD6D6A3E8, 0xA1D1937E, 0x38D8C2C4, 0x4FDFF252,
    0xD1BB67F1, 0xA6BC5767, 0x3FB506DD, 0x48B2364B,
    0xD80D2BDA, 0xAF0A1B4C, 0x36034AF6, 0x41047A60,
    0xDF60EFC3, 0xA867DF55, 0x316E8EEF, 0x4669BE79,
    0xCB61B38C, 0xBC66831A, 0x256FD2A0, 0x5268E236,
    0xCC0C7795, 0xBB0B4703, 0x220216B9, 0x5505262F,
    0xC5BA3BBE, 0xB2BD0B28, 0x2BB45A92, 0x5CB36A04,
    0xC2D7FFA7, 0xB5D0CF31, 0x2CD99E8B, 0x5BDEAE1D,
    0x9B64C2B0, 0xEC63F226, 0x756AA39C, 0x026D930A,
    0x9C0906A9, 0xEB0E363F, 0x72076785, 0x05005713,
    0x95BF4A82, 0xE2B87A14, 0x7BB12BAE, 0x0CB61B38,
    0x92D28E9B, 0xE5D5BE0D, 0x7CDCEFB7, 0x0BDBDF21,
    0x86D3D2D4, 0xF1D4E242, 0x68DDB3F8, 0x1FDA836E,
    0x81BE16CD, 0xF6B9265B, 0x6FB077E1, 0x18B74777,
    0x88085AE6, 0xFF0F6A70, 0x66063BCA, 0x11010B5C,
    0x8F659EFF, 0xF862AE69, 0x616BFFD3, 0x166CCF45,
    0xA00AE278, 0xD70DD2EE, 0x4E048354, 0x3903B3C2,
    0xA7672661, 0xD06016F7, 0x4969474D, 0x3E6E77DB,
    0xAED16A4A, 0xD9D65ADC, 0x40DF0B66, 0x37D83BF0,
    0xA9BCAE53, 0xDEBB9EC5, 0x47B2CF7F, 0x30B5FFE9,
    0xBDBDF21C, 0xCABAC28A, 0x53B39330, 0x24B4A3A6,
    0xBAD03605, 0xCDD70693, 0x54DE5729, 0x23D967BF,
    0xB3667A2E, 0xC4614AB8, 0x5D681B02, 0x2A6F2B94,
    0xB40BBE37, 0xC30C8EA1, 0x5A05DF1B, 0x2D02EF8D
};


// Function Name: getCrc32
// Description  : caculate the CRC 32 of the given data.
// Parameters   : pdata - array of data.
//                size - number of input data bytes.
//                crc - either CRC32_INIT_VALUE or previous return value.
// Returns      : crc.
****************************************************************************/
uint32_t getCrc32(uint8_t *pdata, uint32_t size, uint32_t crc)
{
    while (size-- > 0)
    {
        crc = (crc >> 8) ^ Crc32_table[(crc ^ *pdata++) & 0xff];
    }

    return crc;
}


далее: 0x4 — модифицируем файловую систему

Ссылки:
www.hiew.ru
http://wiki.openwrt.org/doc/techref/brcm63xx.imagetag

CFE:
http://en.wikipedia.org/wiki/Common_Firmware_Environment
http://www.linux-mips.org/wiki/Common_Firmware_Environment
http://oldwiki.openwrt.org/OpenWrtDocs(2f)Customizing(2f)Firmware(2f)CFE.html
www.melbournewireless.org.au/files/wrt54/cfe.pdf
  • +2
  • 3 января 2011, 22:06
  • noonv

Комментарии (10)

RSS свернуть / развернуть
+
0
Доброго дня, уважаемый NOONV!
Вы не поможите разобраться где в прошивках broadcom хранится дефолтные IP и MAC (если таковой вообще имеет место быть) адреса? а так же текущий и дефолтный конфиг?

З.Ы. ваши статьи очень познавательны и актуальны, они мне очень помогли в понимании процесса перехода с прошивки HG520 на Dynalink для платформы RTA1025w.
stream-tst.ru/component/option,com_fireboard/Itemid,29/func,view/id,26062/catid,9/limit,6/limitstart,72/
avatar

_Pashtet_

  • 21 марта 2011, 09:19
+
0
Добрый :)
не встречал такого — возможно в конфигурационных файлах.
avatar

noonv

  • 21 марта 2011, 11:48
  • ↑
+
0
Не подскажете ли вы как из прошивки сделать image чтобы можно было с ним работать на эмуляторе скажем qemu?
avatar

agent-0007

  • 23 мая 2011, 11:00
+
0
если найдёте — дайте знать :)
avatar

noonv

  • 23 мая 2011, 11:09
  • ↑
+
0
у openWrt все классно — они имаджи выкладывают) И все прямо вот отлично…
Кстати вы только изучали ZTE роутеры?
avatar

agent-0007

  • 23 мая 2011, 11:13
  • ↑
+
0
только он у меня и был :)
подумываю — может Wi-Fi-роутер прикупить :)
avatar

noonv

  • 23 мая 2011, 15:38
  • ↑
+
+1
У меня вон завалялся DSL-2600U — думаю поиграться с ним да превратить в своеобразный «шилд» для Arduino :D
avatar

burjui

  • 23 мая 2011, 21:54
  • ↑
+
0
О прошивках на D-Link (DSL-2500U/DRU/D, RU_1.58):
Входе экспериментов выяснилось, что model name необязательно 32 байта, у меня 24 байта. Выяснил обычным подсчетом: размер самой прошивки — (CFE + RootFS + Kernel + bcm).
При расчете CRC не учитывается model name.
ParseImage с внесенными изменениями
avatar

barmaley

  • 9 июня 2011, 17:45
+
0
Просто офигительный сайт. Низкий поклон авторам. Молодец ребята вы лучшие. РЕСПЕКТ
avatar

vardan

  • 24 сентября 2011, 13:55
+
0
а что это за адреса такие — cfeAddress, rootfsAddress, kernelAddress? Это константы или они могут как-то меняться?
avatar

degid

  • 18 июля 2017, 19:34

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.