# Trabalho 1 - 2024-2 - Proxmark3
## Integrantes do grupo
| Nome | Matrícula |
| ------------------------ | --------- |
| Edilberto Cantuária | 222014984 |
| João Pedro Alves Machado | 212008197 |
| Rafael Xavier Canabrava | 200026551 |
## Descrição Geral
O Proxmark3 é uma ferramenta avançada e compacta, amplamente utilizada no campo da segurança de sistemas RFID. Com capacidade para operar em frequências de 125 kHz (baixa frequência) e 13,56 MHz (alta frequência), o dispositivo é capaz de desempenhar diversas funções, como leitura, emulação, interceptação e análise de comunicação entre leitores e tags RFID. Sua versatilidade permite desde a captura de dados até ataques sofisticados, como a extração de informações com base no consumo instantâneo de energia de uma tag. Graças a essas funcionalidades, o Proxmark3 é uma escolha essencial para pesquisa, desenvolvimento e auditoria de segurança em sistemas RFID.
Figura 1: Kit proxmark3. FONTE: Assemble Instructions
## Aplicações e Usos do Proxmark3
O Proxmark3 é uma ferramenta útil para explorar e analisar sistemas RFID em diferentes frequências, como baixa frequência (125/134 kHz) e alta frequência (13,56 MHz). Suas aplicações incluem:
- **Pentest (Teste de Intrusão e Análise de Segurança em Sistemas RFID):**
O Proxmark3 é utilizado para identificar vulnerabilidades em sistemas RFID. Ele permite analisar os protocolos de comunicação, autenticação e criptografia usados por tags e leitores RFID. A ferramenta pode ser aplicada em testes de segurança, como clonagem de tags e interceptação de dados, ajudando a detectar falhas em sistemas de controle de acesso e pagamento. Um exemplo disso é a descoberta de chaves backdoor em cartões MIFARE Classic, que pode comprometer a segurança dos sistemas RFID. [Referência](https://www.riscure.com/security-highlight-backdoor-key-found-in-mifare-classic-cards/)
- **Emulação e Simulação de Tags e Leitores:**
O Proxmark3 também pode emular tags RFID e leitores, o que facilita a realização de testes em ambientes controlados. Ele permite simular diferentes tipos de tags RFID e testar como leitores e tags interagem. Essa capacidade de emulação é útil para verificar o comportamento de sistemas RFID sem a necessidade de dispositivos reais, além de ajudar na avaliação da segurança dos sistemas em diversas condições. [Referência](https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/6828025.pdf)
- **Pesquisa Acadêmica e Desenvolvimento:**
Além de seu uso em testes de intrusão, o Proxmark3 é utilizado em pesquisas acadêmicas voltadas para a segurança de sistemas RFID. Em laboratórios de cibersegurança, ele é empregado para estudar e testar vulnerabilidades em dispositivos e protocolos RFID. Sua natureza open-source e flexibilidade permitem que ele seja utilizado para o desenvolvimento de novas ferramentas e metodologias de segurança, além de ser útil no estudo de ataques e defesas em sistemas RFID, como demonstrado em estudos sobre a segurança de dispositivos IoT. [Referência](https://www.riscure.com/security-highlight-backdoor-key-found-in-mifare-classic-cards/)
## Listagem de características
Vista superior da placa e seus componentes: microcontrolador, FPGA, memória, entradas de alimentação e dados via USB, conexão das antenas e botão de liga/desliga.
Figura 3: Kit proxmark3. FONTE: Assemble Instructions
### 1. Unidade de Processamento:
- Microcontrolador (MCU): Atmel AT91SAM7S64, baseado na arquitetura ARM7, operando a uma frequência de 32 MHz.
- Datahseet do microcontrolador:
Figura 4: Kit proxmark3. FONTE: Proxmark3 Datasheet
- **Field-Programmable Gate Array (FPGA):** Xilinx Spartan-II, responsável pelo processamento de sinais de alta velocidade e operações de modulação/demodulação.
**Dispositivo:** XC2S30
**Células Lógicas:** 972
**Portas Lógicas do Sistema (Lógica e RAM):** 30.000
**Matriz de CLBs (R x C):** 12 x 18
**Total de CLBs:** 216
**I/O de Usuário Máximos Disponíveis:** 92
**Total de RAM Distribuída em Bits:** 13.824
**Total de RAM de Bloco em Bits:** 24K
**Datasheet FPGA**
Figura 5: Kit proxmark3. FONTE: Proxmark3 Datasheet
### 2. Memória
- **Flash (Memória Não-Volátil):** 512 kB de memória flash.
- **Buffer para Operações:** 40 kB do BigBuf são alocados para armazenar mensagens e dados temporários durante o processamento.
### 3. Sistema Operacional
- O Proxmark3 não utiliza um sistema operacional tradicional. Opera com firmware dedicado que gerencia as operações do dispositivo.
### 4. Sensores e Atuadores:
- **Sensores:**
Circuitos RF independentes para baixa frequência (125/134 kHz) e alta frequência (13,56 MHz).
Essas antenas sao conectadas no dispositvo atraves de um cabo e sendo possivel ter as duas montadas juntas, formando uma especie de 3 andares de placs, sendo o dipostivo em si e as duas antenas:
Figura 6: Kit proxmark3. FONTE: Assemble Instructions
- Conexão para antenas externas via conector Hirose de 4 pinos.
- Antenas usadas para transmitir, receber, ou atuar em modo "sniffing" (interceptação passiva).
- **Atuadores:**
- LEDs para status (4 unidades).
- Botão único para interação.
### 5. Interfaces de Comunicação com Fio:
- USB: Utiliza uma interface USB para comunicação com computadores, permitindo transferência de dados e atualizações de firmware.
### 6. Interfaces de Comunicação sem Fio:
- Embora o Proxmark3 faça as interações com tags RFID, ele não possui interfaces sem fio para fazer a comunicação entre o próprio dispositivo e um computador, por exemplo.
### 7. Unidades de Entrada/Saída (I/O):
- GPIO, ADC/DAC, PWM: O dispositivo integra um conversor analógico-digital (ADC) de 8 bits para digitalização de sinais analógicos provenientes do circuito da antena.
### 8. Fonte de Energia e Sistema de Alimentação:
#### Bateria de litio
- Capacidade: 600mAh
- Potência: 2.22Wh
- Tensão: 3.7v
Figura 7: Kit proxmark3. FONTE: Assemble Instructions
O Proxmark3 pode ser alimentado tanto via USB, conectado ao computador, que fornecerá energia e permitirá o uso do software para interagir com o dispositivo, quanto por bateria, permitindo o uso autônomo em situações onde não há necessidade de conexão com o computador, sendo possivel os seguintes recursos:
- Clonagem de Tags RFID: O Proxmark3 pode clonar tags RFID, permitindo copiar as informações de uma tag para outra.
- Leitura de Tags RFID: É possível realizar a leitura de tags RFID nas frequências LF (125/134 kHz) e HF (13,56 MHz) diretamente com o Proxmark3, sem a necessidade de um computador.
- Emulação de Tags RFID: O dispositivo pode emular tags RFID, ou seja, pode se passar por uma tag RFID para interagir com leitores e sistemas RFID.
- Sniffing de Comunicação RFID: O Proxmark3 pode interceptar e capturar a comunicação entre leitores e tags, permitindo a análise dos dados transmitidos
Contudo funções como analise dos protcolos usados e manipulação de tags com criptografia fica inviavel sem a interação por meio de um computador conectado ao dispostivo. [Referência](http://www.dragonwins.com/domains/getteched/rfid/proxmark3.pdf).
### 9. Firmware e Atualizações:
- **Firmware:** O Proxmark3 opera com firmware específico projetado para gerenciar funcionalidades como emulação de tags, leitura de cartões RFID e interceptação de comunicações (sniffing). Esse firmware é responsável por coordenar a comunicação entre o FPGA, o microcontrolador e o cliente no computador, além de implementar os protocolos de comunicação RFID (Manchester, Miller, etc.). Ele também realiza a modulação e demodulação de sinais, processamento de dados e gerenciamento de memória para tarefas específicas.
- **Atualizações:** O firmware pode ser atualizado por meio da interface USB, permitindo aos usuários implementar novas funcionalidades, corrigir falhas ou adaptar o dispositivo para novos protocolos e tecnologias de RFID. Como o firmware e o design do Proxmark3 são de código aberto, a comunidade de desenvolvedores frequentemente contribui com melhorias, como:
- Adição de suporte para novos tipos de cartões e protocolos.
- Otimizações de desempenho para processamento de sinais.
- Correções de bugs identificados por outros usuários.
- Desenvolvimento de novas ferramentas e funcionalidades para ampliar o escopo de aplicações.
Essa abordagem open source garante que o Proxmark3 esteja sempre evoluindo para atender a novos desafios em análise de segurança, pesquisa e desenvolvimento de sistemas RFID. O firmware flexível e extensível permite que o dispositivo seja adaptado a cenários e requisitos específicos, como:
- Investigações de vulnerabilidades em sistemas de controle de acesso.
- Integração com novos sistemas de gerenciamento de RFID.
- Pesquisa acadêmica em modulação e protocolos de comunicação.
open source, sempre tem melhorias.
[Referência](https://github.com/Proxmark/proxmark3/wiki/Hardware-Description).
### 10. Unidade de Proteção e Segurança:
- Não há informações específicas sobre recursos de criptografia ou módulos de segurança de hardware no Proxmark3. [Referência](https://github.com/Proxmark/proxmark3/wiki/Hardware-Description).
### 11. Armazenamento Externo:
- Não possui opções de armazenamento externo, como slots para cartões. [Referência](https://github.com/Proxmark/proxmark3/wiki/Hardware-Description).
### 12. Interface com o Usuário (UI):
O Proxmark3 é operado principalmente através de um **cliente de software** que roda em computadores conectados via USB. Esse cliente é essencial para acessar todas as funcionalidades do dispositivo, desde tarefas simples como leitura e escrita de tags RFID, até ações mais avançadas, como emulação de tags e sniffing de comunicação entre leitores e cartões.
!
Figura 8: Kit proxmark3. FONTE: Proxmark3 V2 User Guide
#### Características do Cliente:
- **Disponibilidade para Diversos Sistemas Operacionais:**
- **Windows:** Inclui suporte a driver `libusb` e uma interface de linha de comando (CLI). Pode ser configurado rapidamente, mas exige atenção para correspondência exata da versão do firmware com a versão do cliente.
- **Linux:** Não requer instalação de drivers adicionais, funcionando através da interface USB CDC, com o Proxmark aparecendo como dispositivo `/dev/ttyACM`. A interface CLI pode ser acessada diretamente com o comando `./proxmark3 /dev/ttyACM`.
- **MacOS:** Suporte semelhante ao Linux, usando interfaces de terminal para interação.
- **Recursos do Cliente:**
- **Leitura e Escrita de Tags:** Realiza operações básicas de leitura e escrita para tags RFID de baixa e alta frequência.
- **Emulação de Tags:** Permite simular tags previamente lidas, reproduzindo os sinais necessários para interagir com leitores RFID.
- **Sniffing:** Monitora e intercepta a comunicação entre leitores e tags RFID para análise de protocolos e identificação de vulnerabilidades.
- **Diagnóstico de Antenas:** Comando `hw tune` permite verificar a sintonia das antenas de baixa e alta frequência para garantir sua eficácia.
- **Compatibilidade com Diversos Protocolos:** Suporte para protocolos como ISO14443-A, Mifare Classic, HID, entre outros.
- **Atualização de Firmware:** Ferramentas para verificar e atualizar a versão do firmware no dispositivo, garantindo a compatibilidade com as últimas funcionalidades.
#### Configuração do Cliente:
- **Instalação em Windows:**
1. Baixe o cliente a partir da [página oficial](http://proxmark.org/forum/viewtopic.php?id=1562).
2. Instale o driver `libusb` seguindo os passos descritos no manual.
3. Configure o arquivo `Go.bat` para apontar para a porta COM correspondente ao dispositivo.
4. Use a CLI para executar comandos e acessar funcionalidades.
- **Execução em Linux e MacOS:**
1. Conecte o Proxmark via USB e identifique o dispositivo em `/dev/ttyACM`.
2. Use o comando `./proxmark3 /dev/ttyACM` para iniciar a CLI do cliente.
3. A partir da CLI, execute comandos para diagnóstico, leitura, escrita e emulação de tags.
#### Funcionalidades Simples:
- **Leitura de Tags:** Comandos dedicados permitem a leitura de dados de tags RFID, como `lf hid fskdemod` para tags HID e `hf 14a reader` para tags Mifare Classic.
- **Escrita em Tags:** Permite a gravação de novos dados em tags regraváveis, atendendo a diversos padrões de RFID.
- **Simulação:** Comandos como `lf hid sim` podem emular tags previamente lidas, reproduzindo os sinais de forma contínua até o comando ser interrompido.
#### Avisos Importantes:
- **Compatibilidade de Versões:** A versão do cliente e do firmware deve ser compatível para evitar resultados imprevisíveis e possíveis danos ao dispositivo.
- **Open Source:** Tanto o firmware quanto o cliente são open source, permitindo que a comunidade contribua com novas funcionalidades e melhorias contínuas. Atualizações frequentes garantem suporte a novos protocolos e refinamentos na experiência do usuário.
#### Links:
- [Guia do usuário](https://www.elechouse.com/elechouse/images/product/proxmark3_V2/Proxmark3%20V2%20User%20Guid.pdf)
- [Página Oficial do Cliente](http://proxmark.org/forum/viewtopic.php?id=1562)
- [Comandos e Documentação no GitHub](https://github.com/Proxmark/proxmark3/wiki/commands)
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Figura 13: Kit proxmark3. FONTE: Kit Controle de Acesso Entrada e Saída de Veículos
## 5. Referências
> **1.** Elechouse. "Assemble Instructions". Disponível em: [https://www.elechouse.com/elechouse/images/product/proxmark3_V2/Assemble%20Instruction.pdf](https://www.elechouse.com/elechouse/images/product/proxmark3_V2/Assemble%20Instruction.pdf). Acesso em: 04 de dezembro de 2024.
> **2.** Proxmark3. "Proxmark3 Datasheet". Disponível em: [https://cq.cx/dl/proxmark3-may23-2007.zip](https://cq.cx/dl/proxmark3-may23-2007.zip). Acesso em: 04 de dezembro de 2024.
> **3.** Dragonwins. "Proxmark3 PDF". Disponível em: [http://www.dragonwins.com/domains/getteched/rfid/proxmark3.pdf](http://www.dragonwins.com/domains/getteched/rfid/proxmark3.pdf). Acesso em: 04 de dezembro de 2024.
> **4.** GitHub. "Proxmark3 Hardware Description". Disponível em: [https://github.com/Proxmark/proxmark3/wiki/Hardware-Description](https://github.com/Proxmark/proxmark3/wiki/Hardware-Description). Acesso em: 04 de dezembro de 2024.
> **5.** Elechouse. "Proxmark3 V2 User Guide". Disponível em: [https://www.elechouse.com/elechouse/images/product/proxmark3_V2/Proxmark3%20V2%20User%20Guid.pdf](https://www.elechouse.com/elechouse/images/product/proxmark3_V2/Proxmark3%20V2%20User%20Guid.pdf). Acesso em: 04 de dezembro de 2024.
> **6.** Mercado Pago. "Página Oficial". Disponível em: [https://www.mercadopago.com.br/ajuda/23112](https://www.mercadopago.com.br/ajuda/23112). Acesso em: 04 de dezembro de 2024.
7. Riscure. "Security Highlight: Backdoor Key Found in MIFARE Classic Cards". Disponível em: https://www.riscure.com/security-highlight-backdoor-key-found-in-mifare-classic-cards. Acesso em: 04 de dezembro de 2024.