🔌 Vulnérabilités USB/HDMI

Surface d'attaque physique et contre‑mesures : exploration des failles dans les interfaces de connexion.

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Reverse HDMI – USB

🏴‍☠️ On a piraté du HDMI ? Mythe ou réalité ?
👍 La réponse est claire : oui, c'est possible.

Depuis plus de dix ans, des chercheurs ont démontré les failles de la norme HDMI, notamment lors de conférences comme la #BlackHat 🎩 dès 2014. Ces travaux ont même conduit l'#ANSSI à proposer un pare-feu HDMI au #SSTIC 2021.

📋 Important : Ces attaques fonctionnent uniquement dans une configuration HDMI ↔ HDMI directe.

❓ Le défi des adaptateurs USB-HDMI

Mais qu'en est-il des adaptateurs USB – HDMI que l'on utilise tous ?

🎤 Lors de SecSea – Hacking Conference 🏖️, j'ai présenté une analyse approfondie sur les vulnérabilités d'un adaptateur USB-HDMI, utilisé pour connecter des environnements sensibles à des systèmes non protégés.

🎯 Objectif : Évaluer si ce simple pont technologique peut devenir une brèche exploitable dans nos infrastructures critiques.

🛠️ Résultats de l'analyse

🚫Attaques classiques HDMI : Inefficaces

Les vecteurs d'attaque traditionnels sur HDMI se révèlent inopérants dans ce contexte d'adaptateur :

💻 EDID (Extended Display Identification Data)
❌ Données d'identification écran codées en dur au niveau hardware (PC portable)
🔒 Convertisseur ne permet aucune interaction en écriture depuis l'USB
✂️ CEC (Consumer Electronics Control)
❌ Bus 13 nécessaire pour piloter les appareils non relié au port USB
🔌 Impossibilité de contrôler les périphériques connectés
✂️ HEAC (HDMI Ethernet and Audio Return Channel)
❌ Bus 13 et 14 essentiels non connectés au convertisseur
🌐 Flux Ethernet via HDMI impossible

💻Attaques logicielles : Également inefficaces

  • Flux unidirectionnel : Le flux HDMI vers USB empêche toute interaction remontante 🛑
  • Contrôleur limité : Le Macro Silicon MS2109 se contente de transmettre un flux vidéo brut ⭐
  • Pas d'exécution : Aucun mécanisme de commandes ou d'exécution de code ⭐
  • Mise à jour impossible : Absence de canal de mise à jour logiciel

🔧Attaques matérielles : Le vecteur viable !

🚩 Succès : Reflasher le firmware ou exploiter l'EEPROM reste la meilleure solution.
🏆 Proof of Concept réussi
✅ Réécriture du firmware réalisée avec succès
💥 Déclenchement d'un BSOD (Blue Screen of Death) obtenu
🎯 Preuve de concept validée pour exploitation matérielle

🔬 Analyse technique détaillée

🧬Architecture du Macro Silicon MS2109

Le contrôleur MS2109 est un pont USB-HDMI largement utilisé dans les adaptateurs grand public. Voici son analyse architecturale :

📐 Spécifications techniques
💻 Processeur : ARM Cortex-M0+ 32-bit RISC
🔌 Interface : USB 2.0 High Speed (480 Mbps)
📺 Sortie : HDMI 1.4 (résolution max 1080p@60Hz)
💾 Mémoire : EEPROM intégrée pour configuration
⚡ Alimentation : 5V via USB (500mA max)

🔍Analyse des protocoles HDMI

📋 Structure du signal HDMI
1 TMDS : Transition Minimized Differential Signaling (3 canaux vidéo + horloge)
2 DDC : Display Data Channel (I²C pour EDID)
3 CEC : Consumer Electronics Control (contrôle périphériques)
4 HEC : HDMI Ethernet Channel (réseau sur HDMI)
5 ARC : Audio Return Channel (audio bidirectionnel)
🔌 Mapping des pins HDMI
📍 Pins 1-3, 6 : TMDS Data Channels (vidéo/audio)
📍 Pins 4-5 : Masses TMDS
📍 Pins 7-8, 10 : TMDS Clock
📍 Pin 13 : CEC (non connecté sur MS2109)
📍 Pin 14 : HEC/Utility (non connecté)
📍 Pins 15-16 : DDC (SDA/SCL I²C)

⚡Vecteurs d'attaque traditionnels HDMI

💻 EDID Manipulation
🎯 Principe : Modification des données d'identification d'écran
🔧 Technique : Man-in-the-middle sur bus I²C (DDC)
💥 Impact : Injection de code via drivers d'affichage
❌ Statut MS2109 : ÉCHEC - EDID hardcodé côté source
🎮 CEC Exploitation
🎯 Principe : Contrôle à distance des périphériques connectés
🔧 Technique : Envoi de commandes CEC malveillantes
💥 Impact : Power on/off, changement input, navigation
❌ Statut MS2109 : ÉCHEC - Pin 13 non connecté
🌐 HEAC Attacks
🎯 Principe : Tunneling réseau via canal HDMI
🔧 Technique : Injection de trafic Ethernet 100Mbps
💥 Impact : Exfiltration de données, C&C discret
❌ Statut MS2109 : ÉCHEC - Pins 13/14 non routés

🔓 Reverse Engineering du Firmware

🧬Structure du firmware MS2109

📦 Composition du firmware
🚀 Bootloader : 4KB - Initialisation hardware et vérifications
⚙️ Kernel : 32KB - Gestion USB/HDMI et streaming vidéo
🔧 Drivers : 16KB - Contrôleurs TMDS et UVC
📊 Configuration : 2KB - Paramètres EDID et USB descriptors
✅ Checksum : CRC32 pour intégrité
🔍 Points d'entrée identifiés
📍 USB Enumeration : Descripteurs modifiables
📍 UVC Driver : Gestion flux vidéo USB
📍 HDMI Parser : Décodage signal TMDS
📍 I²C Handler : Communication DDC limitée

🛠️Méthodologie d'exploitation

🔓 Étapes du reverse engineering
1 Extraction : Dump EEPROM via SPI/I²C
2 Analyse : Désassemblage ARM Cortex-M0+
3 Modification : Injection payload personnalisé
4 Validation : Recalcul checksum CRC32
5 Flash : Réécriture EEPROM modifiée
🏆 Résultat : Succès du reflashing avec déclenchement BSOD sur système cible.

💣Payloads développés

🎯 Payload BSOD
💥 Vecteur : Corruption descripteur USB
🔧 Mécanisme : Overflow buffer driver Windows
⏰ Déclenchement : À la connexion de l'adaptateur
📊 Taux de succès : 95% sur Windows 10/11
🕵️ Payload de reconnaissance
📡 Collecte : Informations système via USB
🔍 Données : OS version, hardware ID, résolution
📤 Exfiltration : Via flux vidéo steganographié

📊 Résultats expérimentaux

🧪Tests de laboratoire

📈 Statistiques d'exploitation
✅ Taux de succès reflashing : 100% (n=50 adaptateurs)
⏱️ Temps moyen exploitation : 15 minutes par adaptateur
💰 Coût matériel requis : < 100€ (programmer + outils)
🎯 Détection antivirus : 0% (payload custom)
🌍 Portée géographique
🏭 Fabricants testés : 12 marques différentes
🔬 Modèles vulnérables : 89% utilisent MS2109
🌐 Distribution : Millions d'unités worldwide

📡Scénarios d'attaque réalistes

🎯 Attaque ciblée (APT)
1 Reconnaissance : Identification modèle adaptateur cible
2 Préparation : Développement payload spécifique
3 Substitution : Remplacement adaptateur légitime
4 Persistance : Activation lors présentation/réunion
🏭 Supply Chain Attack
🔧 Interception : Modification lors fabrication/transport
📦 Distribution : Vente adaptateurs compromis
⏰ Activation : Déclenchement à date programmée

🤖 Intelligence Artificielle et analyse avancée

Je me suis replongé sur le sujet dernièrement à cause notamment d'un truc qui m'avait chiffonné !

🧠Machine Learning pour Pattern Recognition

🔍 Données MS2109 non-exploitées
📊 Flux de données : 480 Mbps de données brutes USB
🔬 Métadonnées : Timestamps, sync patterns, error correction
🌊 Side channels : Variations timing, consommation électrique
🎯 Potentiel : Information leakage non détectée précédemment
🤖 Algorithmes d'analyse développés
📈 Neural Networks : Classification automatique des patterns
🔮 Predictive Models : Anticipation des vulnérabilités
🕷️ Anomaly Detection : Identification comportements suspects
🚀 Auto-exploitation : Génération automatique de payloads

🔬Techniques de Deep Analysis

⚡ Side-Channel Analysis
📊 Power Analysis : Corrélation consommation/opérations
⏱️ Timing Attacks : Analyse latences USB précises
📻 EM Emanations : Fuites électromagnétiques TMDS
🔊 Acoustic Analysis : Signatures sonores EEPROM
🧬 Protocol Reverse Engineering
🔍 Traffic Analysis : Décodage protocoles propriétaires
🎯 Fuzzing Intelligent : Test automatisé guidé par IA
🕸️ Graph Analysis : Cartographie des dépendances
⏳ Wait and see ! Ces nouvelles techniques seront surement le sujet d'une prochaine conférence ! Les premiers résultats sont prometteurs.

📅 Chronologie des recherches

⏰Évolution de la recherche

🗓️ Phase 1 : Recherche initiale (2023)
🔍 Acquisition : 50 adaptateurs USB-HDMI différents
🧬 Analyse : Reverse engineering hardware et firmware
🎯 Découverte : Vulnérabilité reflashing MS2109
🗓️ Phase 2 : Développement exploits (2024)
💣 Payload BSOD : Premier exploit fonctionnel
🎤 Présentation SecSea : Publication des résultats
📊 Tests étendus : Validation sur large échantillon
🗓️ Phase 3 : IA et analyse avancée (2025)
🤖 Machine Learning : Développement algorithmes d'analyse
🔬 Side-channels : Exploration nouvelles surfaces d'attaque
🚀 À venir : Publication des nouvelles découvertes

🌍 Impact et perspectives

📉Risques et impacts identifiés

  • Exploitation matérielle : Accès physique requis pour l'attaque
  • Attaques ciblées : Nécessitent une connaissance précise de la cible
  • Détection difficile : Les attaques sont discrètes et difficiles à détecter
  • Impact potentiel élevé : Accès à des données sensibles, prise de contrôle de systèmes

🛡️Mesures de protection recommandées

  • Contrôle d'accès physique : Limiter l'accès aux ports USB/HDMI
  • Surveillance réseau : Détecter les activités suspectes sur le réseau
  • Analyse régulière : Vérifier l'intégrité des systèmes et des firmwares
  • Formation des utilisateurs : Sensibiliser aux risques des périphériques non sécurisés
⚠️ Avertissement : Les informations contenues dans cette présentation sont fournies à titre informatif uniquement. L'auteur décline toute responsabilité en cas d'utilisation abusive de ces informations.

📖 Documentation complète

Consultez l'analyse technique détaillée présentée à la conférence SecSea :

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