未記錄的 HCI 命令

Tarlogic 的研究人員 Miguel Tarascó Acuña 與 Antonio Vázquez Blanco 通過對 ESP32 藍牙韌體的逆向工程，發現了 29 個未記錄 (Undocumented) 的廠商特定 HCI（Host Controller Interface）命令。這些命令屬於低階藍牙通訊協議的一部分，通常用於主機與藍牙控制器之間的互動。具體而言，這些隱藏功能提供了以下能力：

• 記憶體與快閃記憶體存取：可以讀取或修改 ESP32 的記憶體內容，包括 RAM 與快閃記憶體。這意味著攻擊者可能植入惡意程式碼或提取敏感資料。
• MAC 位址偽造 (Spoofing)：允許設備更改其藍牙 MAC 位址，實現身份冒充，從而欺騙其他設備進行連線。
• 藍牙內部操控：提供對藍牙堆疊 (Bluetooth stack) 的深層存取，可能用於執行任意程式碼或實現持久化感染。

這些命令的存在並未在 Espressif 的官方文件中提及，顯示其可能為開發階段的遺留功能或未公開的內部工具。然而，Tarlogic 最初將此稱為「後門」（backdoor），後於 2025 年 3 月 9 日更新聲明，建議更精確地稱之為「隱藏功能」（hidden feature），因為其利用需要特定條件，並非傳統意義上的遠端可存取後門。

利用條件與限制

雖然這些命令功能強大，但其實際利用受到一定技術限制，這也是爭議點之一：

• 實體存取需求：研究指出，這些 HCI 命令的執行需要通過「有線」方式存取藍牙控制器，例如透過 UART 或 USB 介面。這意味著攻擊無法直接透過藍牙無線協議（over-the-air, OTA）遠端觸發，降低了遠端大規模攻擊的可能性。
• 權限要求：執行這些命令需要對控制器的「提高權限」（Elevated privileges）。在正常運行的設備中，這通常意味著攻擊者需先取得設備的局部控制權，例如透過韌體修改或供應鏈介入。
• 設備特定性：由於 ESP32 的應用多樣（從智慧插座到醫療設備），其韌體與硬體設定差異可能影響這些命令的可存取性，進一步限制了通用攻擊的可行性。

這些限制促使資安專家 Pascal Gujer 在 X 上評論：「這不是遠端可利用的後門，而是需要實體存取與提高權限的隱藏功能。」然而，這並未完全消除其風險，尤其在特定場景下。例如供應鏈攻擊或目標明確的實體攻擊。

潛在安全威脅與影響

儘管攻擊門檻較高，這些隱藏功能的發現仍對 ESP32 的安全生態構成顯著挑戰：

• 供應鏈攻擊風險：由於 ESP32 被廣泛應用於低成本 IoT 設備，製造商（OEM）可能在不知情的情況下，將這些命令暴露於客制化韌體中。若攻擊者在供應鏈階段植入惡意程式，例如修改記憶體以建立持久化後門，後果將難以檢測並影響數百萬設備。
• 身份冒充與資料竊取：MAC 位址偽造功能可能被用於冒充已知設備，與手機或電腦建立信任連線，從而竊取敏感資料或監控通訊。這在醫療設備或智慧鎖等場景中尤為危險。
• 持久化感染可能性：透過記憶體寫入命令，攻擊者可能在 ESP32 上植入 Rootkit 或惡意程式，繞過傳統程式碼審查(Code audit)與更新機制，實現長期潛伏。

值得注意的是，ESP32 的普及性（售價僅約 2 美元）使其成為 IoT 市場的主流選擇，但這也意味著其安全漏洞的影響範圍極廣。Tarlogic 在 RootedCON 2025 的演示中展示了一款跨平台工具（已於 GitHub 公開），可用於利用這些命令進行藍牙安全測試，進一步凸顯了問題的嚴重性。

技術實現與防禦策略

從技術角度看，這些 HCI 命令的實現可能源於 Espressif 的設計選擇。藍牙 HCI 協議允許廠商定義私有命令（Vendor-Specific Commands），以滿足特定硬體需求或除錯目的。然而，若未妥善限制其存取，將導致意外的安全漏洞。以下是可能的實現機制與防禦建議：

• 實現機制：
  • 這些命令可能嵌入於 ESP32 的藍牙韌體（Link Layer 或 Controller Layer），作為硬體測試或開發工具。
  • 未記錄的原因可能為商業機密或疏忽，未在最終產品中移除或限制存取。
  • 韌體逆向工程顯示，命令觸發需特定的封包格式，表明其為有意設計而非隨機錯誤。
• 防禦策略：
  • 韌體更新：Espressif 應發布修補程式，限制或移除這些命令的存取，並公開相關技術細節以提升透明度。
  • 存取控制：設備製造商應在應用層實作權限檢查，確保 HCI 命令僅限於授權操作。
  • 審計工具：開發者可利用 Tarlogic 提供的工具，檢測自家設備是否暴露這些命令，並採取相應防護措施。
  • 供應鏈安全：加強對韌體簽署與完整性驗證，防止供應鏈階段的惡意修改。

結論

ESP32 微晶片的隱藏功能發現揭示了 IoT 設備安全的雙重挑戰：其一是低成本與普及性推動了技術進步；其二，硬體與韌體設計的疏漏可能成為安全隱患。雖然目前證據顯示這些命令不支援遠端攻擊，但其存在仍為供應鏈攻擊與實體存取場景提供了可能性。Espressif 尚未公開回應此發現，但其後續行動（如韌體更新或文件透明化）將對信任重建至關重要。
從技術視角看，這一事件提醒我們，硬體層的安全不容忽視。未來，IoT 產業需在設計階段融入更嚴格的安全考量，例如採用硬體安全模組（HSM）或強制程式碼簽署，以減少類似漏洞的發生。對於研究人員與開發者而言，Tarlogic 的開源工具提供了一個寶貴資源，可用於進一步探索與強化 ESP32 的安全框架。最終，隨著物聯網設備數量的持續增長，類似技術分析將成為確保數位世界安全的重要基石。

參考資料