逆向工程Pokémon GO Plus第二部分：OTA签名绕过

距离我发布Pokémon GO Plus发现已近6个月，至今无人公开其密钥。其中一个原因是从OTP（一次性可编程）存储器提取密钥需要精密焊接技术。在我发表文章几周后，我在/r/pokemongodev提出了通过空中升级（OTA）提取Pokémon GO Plus密钥的想法。

该想法基于两个事实：

1. 我们可以使用SPI编程器刷写任意镜像，且没有签名检查，只需正确校验和
2. SPI闪存包含两份相同固件（存在2个固件库）。这对OTA至关重要：若固件传输失败，引导加载程序（位于OTP中）将启动另一个有效固件

计划如下：

• 创建自定义固件
• 通过OTA将新固件刷写到Bank 1。此时将存在两个固件：我们的固件和官方固件
• 通过BLE（低功耗蓝牙）使用新固件提取密钥
• 通过向新固件发送特殊请求恢复原始固件。通过读取Bank 2的原始固件并覆盖Bank 1的固件实现

实施挑战

遗憾的是我缺乏时间实施该方案。我没有DA14580开发板，无法通过JTAG进行调试。我不愿为单一项目花费40美元购买开发板。获得的30美元捐款被我用于购买另一个Pokémon GO Plus克隆设备（注意：资金不是主要问题，我更愿意购买感兴趣的东西，比如最近购入的Nvidia Jetson Nano和立体显微镜）。

两个月前，Reddit用户jesus-bamford联系我，表示将实施我提出的方案。一切按计划进行：

• 他能创建从OTP提取密钥的固件
• 能使用SPI编程器写入固件
• 能通过OTA发送固件（使用Dialog Semiconductor提供的Android应用）

但好消息到此为止：通过OTA写入的固件无法启动。引导加载程序认为固件无效，会启动原始固件。他发现软件更新中存在SDK源码未包含的额外验证，但无法确定具体检查方式或如何绕过。

深度分析

在泰国泼水节期间，我抽空逆向分析了引导加载程序。他是正确的，确实存在额外验证：

1. 更新开始时设置标志位表明固件镜像尚未生效（防止更新失败时无法回退）
2. 初始化SHA256哈希值
3. 对每个写入SPI闪存的数据更新哈希值
4. 更新结束时基于SHA256和OTP数据进行签名验证
5. 验证通过后设置镜像有效标志

关键发现：

• 通过SPI编程器修改固件时，有效标志位保持不变
• 通过OTA修改固件时，需要在更新结束时设置有效标志

更新过程还需要OTP区域的特定密钥。这意味着如果Niantic要发布更新，需要连接其服务器获取特殊密钥。

漏洞利用

通过分析DA14580 SDK中的app_spotar_img_hdlr.c源码，发现关键函数：

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void app_spotar_read_mem(uint32_t mem_dev, uint32_t* mem_info)
{
    *mem_info = 0;
    uint8_t mem_dev_cmd = (uint8_t)((mem_dev & SPOTAR_READ_MEM_DEV_TYPE) >> 24);
    
    if(mem_dev_cmd < SPOTAR_MEM_INVAL_DEV)
    {
        spota_state.mem_dev = (uint8_t)((mem_dev & SPOTAR_READ_MEM_DEV_TYPE) >> 24);
        spota_state.mem_base_add = mem_dev & SPOTAR_READ_MEM_BASE_ADD;
        
        // 设置镜像库编号
        if(spota_state.mem_base_add <= 2)
        {
            spota_state.suota_image_bank = spota_state.mem_base_add;
        }
        else
        {
            // 无效镜像库处理
        }
    }
}

该代码存在设计缺陷：直接使用spota_state.mem_base_add存储临时值。当mem_base_add大于2时函数会失败，但这正是我们需要的漏洞——通过修改mem_base_add实现任意地址写入。

攻击方案

1. 正常通过OTA发送数据（写入SPI闪存）
2. 在发送最后数据前，调用app_spotar_read_mem函数，将mem_base_add设置为固件头部的有效标志位地址
3. 发送最后数据段，覆盖固件头部（包含我们想要的验证标志）

成果实现

Jesus-bamford成功实现了该方案。相关固件已开源： https://github.com/Jesus805/PGP_Suota

Android版OTA更新工具尚未发布，他正在基于SDK代码重写。完成后，任何人都无需拆解设备即可提取Pokémon GO Plus密钥。

本文提前发布是希望吸引更多开发者参与，可能实现iOS版工具，或开发其他设备的Pokémon Go Plus实现方案。甚至可能通过EdXposed（兼容Pokémon Go的XPosed分支）或拦截iOS BLE API调用的库来实现。