2026-08-06 Cortex-M 虚拟磁盘升级固件的自带掩码旋转/XOR 封装

场景分类

二进制 / 固件逆向

分析一份 Cortex-M 调试工具升级包，识别其自定义封装算法，并区分升级包中的应用映像与设备内驻留的 USB Mass Storage bootloader。

对原包做长度、熵、尾部周期和分块统计，发现文件大小是 1 KiB 的整数倍，尾部具有 7 字节周期。
从 Cortex-M 向量表约束出发，枚举单字节旋转/XOR 关系，先恢复第一个块。
发现每个 1 KiB 块会重置旋转相位，并且块首密文字节可直接作为该块 XOR 掩码。
用 P[i] = ROR8(C[i], (3*i) mod 7) XOR C[0] 解码每块，并用逆变换逐字节重建原包。
用第二份同系列官方固件交叉验证：相同格式恢复出合法向量表、版本字符串和可读代码；所有块首明文字节均为零。
通过向量目标地址与文件偏移反推出应用基址，确认升级包没有包含前置 bootloader。
结合官方“进入 bootloader / 模拟 U 盘”说明，重建 MSC 文件复制到 Flash 写入的外部流程，并把 bootloader 内部细节标为推断。
对尾部 32 位字段测试常见 CRC、STM32 硬件 CRC、Adler 与累加，未匹配，保留为未解决完整性字段。

E-id	source_type	可复用命令模式	关联 Finding
E-001	local_binary	分块熵、周期尾、向量约束	F-001
E-002	derived_algorithm	块首掩码 + ROR/XOR + round-trip	F-001
E-003	static_analysis	向量、字符串、Thumb 反汇编	F-002

top_finding: 部分高熵固件包只是按 1 KiB 重置的自带掩码 ROR/XOR 混淆，不应过早归类为标准加密。
path_type: solve/callflow
path_one_liner: 周期与分块结构 → 向量表 crib → 首块恢复 → 块边界重置 → 第二固件交叉验证 → 应用/bootloader 边界 → MSC 升级外部流程。

问题	原因	解决方案	耗时
先用每块“解旋后众数字节”作为掩码，少数块仍有乱码	文本密集块的最常见明文字节不一定是零	比较块首字节模型；乱码消失并在第二固件复现	中
单一全文件 XOR/旋转只在开头有效	旋转相位和掩码每 1 KiB 重置	显式按 `0x400` 分块	低
IDA 与 radare2 启动失败	本机无 IDA 路径，r2 bootstrap 安装器异常	使用 Python + Capstone 验证 Cortex-M 入口	中
看到 `firmware_crc32` 就假设末尾是标准 CRC32	字符串是元数据键，不能证明包尾参数与覆盖范围	系统排除常见族后保留未知，不强行命名	低

block_size = 0x400
mask = packed_block[0]
rotation(i) = (3 * i) mod 7
plain[i] = ROR8(packed[i], rotation(i)) XOR mask

逆变换用 ROL8；验证标准是编码结果与原包逐字节相同。