近年来，越来越多的家用电器贴上了智能的标签。当看到 “智能” 这两个字的时候，我们可能会觉得这些电器比传统电器更加聪明、便捷。但是，使用这些需要连接网络的智能设备时，你是否考虑过它的安全性呢？
近日，安全公司 Avast 的研究人员马丁 · 霍恩（Martin Hron）进行了一项实验，他对一台 250 美元的智能咖啡机进行了逆向工程。他希望了解，针对这些物联网设备可以进行何种黑客攻击。经过一周的努力，他得出了答案。具体来说，他可以通过黑客攻击使咖啡机打开加热器，让它喷水，开启磨豆机，甚至显示一条勒索信息，同时让咖啡机反复发出哔哔声。并且，想要阻止这些麻烦的唯一方法，只能是拔下电源线。
霍恩在接受采访时说：“智能咖啡机是有可能遭到黑客攻击的。这个实验是为了说明这确实发生了，并且可能会发生在其他物联网设备上。”
大多数物联网设备都是“开箱即用”，用户不需要配置任何东西，通常，卖家也不会考虑这个问题。所以，这是一个很好的例子，让大家了解一些事情。
图 | 智能咖啡机（来源：Avast）
什么是开箱即用？
当霍恩首次连接到智能咖啡机时，他发现咖啡机充当了 Wi-Fi 热点，而且该热点通过不安全的连接与智能手机 APP 进行通信。该 APP 可用于配置设备，用户可以选择将其连接到家庭 Wi-Fi 网络。由于没有加密，研究人员可以轻松了解手机如何控制咖啡机，同时，由于没有身份验证，黑客软件同样可以控制咖啡机。
这种机制使霍恩只能实现一小部分命令，它们都不是特别有害。随后霍恩检查了咖啡机接收固件更新的机制。事实证明，它们是通过手机接收固件更新的，而且同样没有加密，没有身份验证。
这些明显的漏洞给霍恩创造了进行黑客攻击的机会。由于最新的固件版本存储在 Android 应用程序中，因此他可以将其弄到计算机上，然后使用软件分析器 IDA 进行逆向工程。不费吹灰之力，他破解出可读的代码。
他在博客中写道：“据此，我们可以推断出整个更新机制没有加密，并且固件可能是直接添加到咖啡机闪存中的'明文'图像。”
拆机
为了真正地反汇编固件（即将二进制代码转换为与硬件进行通信的底层汇编语言），霍恩必须知道咖啡机使用的是哪种 CPU。于是他拆开设备内部零件，找到电路板，并识别芯片。以下两张图片显示了他的发现：
图 | 咖啡机内部电路板（来源：Avast）
1. 带 AT 调制解调器固件的 ESP8266 芯片；2. STM32F05106 ARM Cortex M0 芯片，它是主 CPU；3. 带配置的 I2C EEPROM；4. 调试端口和编程接口。（来源：Avast）
在拆机了解了各部分的功能之后，霍恩将它们重新组装起来。之后，霍恩能够撤消咖啡机最重要的功能，包括检查加热器上是否装有水瓶，使设备发出蜂鸣声。霍恩还能控制咖啡机的固件安装更新。以下是咖啡机主要组件的框图：
（来源：Avast）
最终，霍恩获得了足够的信息来编写模仿更新过程的 python 脚本。他使用固件的略微修改版本，发现它可以正常工作。以下是霍恩编程实现的字符显示：
（来源：Avast）
足以让用户望而却步
下一步是创建修改后的固件，使之做一些不那么友好的事情。
霍恩写道：“最初，我们想证明这个设备可以进行加密货币的挖掘工作。考虑到 CPU 和架构，它当然是可行的，但在 8MHz 的速度下，这没有任何意义，因为这样一个矿机的生产价值可以忽略不计。”
因此，研究人员决定做其他事情来捣乱：如果主人想让咖啡机停止运行，就得交出赎金，就像视频中显示的那样。由于芯片中有还一些未使用的内存空间，霍恩添加了几行代码，就导致了所有的混乱。
“我们认为这足以让用户望而却步。我们能轻易让智能咖啡机的使用体验达到最差，用户唯一能做的就是把咖啡机从电源插座上拔下来。”
如果更新脚本和修改后的固件被重新编写并加载到 Android 手机上（由于 iOS 系统封闭的特性，其攻击难度要大得多），有几种方式可以实施攻击。最简单的方法就是在 Wi-Fi 范围内找到易受攻击的咖啡机。如果设备连接 Wi-Fi 网络时没有进行相关配置，找到它们可以说唾手可得。
黑客攻击主战场
一旦设备连接到家庭网络，这个配置咖啡机和启动任何更新所需的临时 SSID 就不再可用了。但是，如果攻击者知道给定网络上正在使用一台智能咖啡机，他就可以直接绕过这个限制。然后，攻击者将向网络发送一个取消授权包，这将导致咖啡机断开连接。之后，设备将再次开始广播 SSID，让攻击者自由地用恶意固件更新设备。
很多人都知道，这种攻击的局限性在于，只有当攻击者能够定位到一个易受攻击的咖啡机，并且处于咖啡机的 Wi-Fi 范围内时，它才会起作用。霍恩说，解决这个问题的一种方法是入侵一个 Wi-Fi 路由器，用它作为黑客攻击主战场来攻击咖啡机。这种攻击可以远程进行，但如果攻击者已经入侵了路由器，网络所有者就需要担心比咖啡机故障更糟糕的事情了。
霍恩说，无论如何，勒索袭击只是攻击者所能做的开始。他认为，经过更多的工作，攻击者可以对咖啡机进行编程，攻击路由器、计算机或与同一网络相连的其他设备。而且，攻击者能在没有明显迹象的情况下做到这一点。
正确地看待这件事
由于种种限制，这种黑客攻击并不代表真正或直接的威胁，尽管对于某些人而言，这足以使他们远离 “智能” 产品，至少远离没有使用加密和身份验证的设备。
当然，这种黑客攻击只是一项实验，旨在探索连接到互联网的咖啡机、冰箱和其他家用设备的种种可能性。有趣的是，被黑的咖啡机已不能再接收固件更新，因此业主无法采取任何措施来修复霍恩发现的漏洞。
霍恩还提出了一个重要观点：“典型冰箱的使用寿命为 17 年，供应商能为其维持 17 年的软件更新吗？”这是现代物联网设备中最令人关注的问题之一。
当然，即使它不再获得更新，用户仍然可以使用它，但是随着物联网爆炸式的发展速度和并不完善的服务支持，这些设备极易受到攻击，它们可以被滥用于诸如网络破坏、数据泄漏、勒索软件攻击和 DDoS 攻击等。
还有一个问题，那就是如何应对物联网爆炸发展。当我们逐步实现万物互联的时候，我们怎么样才能保障各个设备的安全性呢？这些问题都值得研发人员和商家深思。
