UV-K5, bộ đàm vô tuyến nghiệp dư cầm tay dễ hack nhất từ trước đến nay
(spectrum.ieee.org)- UV-K5 của Quansheng có thể ghi lại firmware chỉ với cáp lập trình USB, nên đã trở thành một mục tiêu độ phần mềm tiêu biểu trong cộng đồng vô tuyến nghiệp dư
- Baofeng UV-5R có firmware nằm trong bộ nhớ chỉ đọc, nhưng UV-K5 còn cho phép cập nhật firmware bằng chính sợi cáp dùng để cấu hình kênh, khiến mức độ tiếp cận thay đổi rất lớn
- Việc độ máy nhìn chung diễn ra theo cách vá firmware chính thức, trong các giới hạn như chưa đến 3KB trống trên tổng 64KB flash, bộ xử lý 32-bit ARM 48MHz và 8KB RAM
- Các ví dụ độ máy thực tế gồm có bộ phân tích phổ đồ họa, nhắn tin văn bản giữa các máy K5, cải thiện thu AM, thay đổi phông chữ hệ thống và thay ảnh thông báo khởi động
- Trình vá/nạp firmware trên web dựa trên Web Serial API đã giúp việc tải lên qua trình duyệt dễ hơn, nhưng vì vẫn có khả năng bị lạm dụng như gỡ bỏ giới hạn phát sóng trái phép, vô tuyến nghiệp dư vẫn phải dựa vào hệ thống danh dự
Vì sao UV-K5 được chú ý
- UV-K5 của Quansheng là một bộ đàm vô tuyến nghiệp dư cầm tay ra mắt năm 2023, thu hút sự quan tâm khi những người chơi vô tuyến nghiệp dư thử cải tiến phần mềm và bổ sung tính năng
- Ở đây, K5 ban đầu dùng để chỉ chung cả UV-K5 và mẫu mới K5(8)
- Bản thân máy thu phát vô tuyến này chỉ ở mức “ổn” như Baofeng UV-5R, nhưng khác biệt cốt lõi nằm ở cách lưu trữ firmware
Lựa chọn thiết kế khác với Baofeng UV-5R
- UV-5R của Baofeng là sản phẩm đã làm rung chuyển thị trường bộ đàm cầm tay VHF/UHF giá rẻ vào năm 2012
- Khi đó, bộ đàm cầm tay VHF/UHF rẻ nhất thường có giá nhỉnh hơn US$100, còn UV-5R được bán với mức chỉ bằng 1/4 đến 1/3 con số đó
- Dù có những lời phàn nàn về hiệu năng kỹ thuật, người dùng vô tuyến nghiệp dư vẫn mua nhiều chiếc để để trên xe hoặc nơi làm việc
- Firmware của UV-5R nằm trong bộ nhớ chỉ đọc, còn UV-K5 lưu firmware trong bộ nhớ flash
- Người dùng có thể ghi lại bộ nhớ flash của UV-K5 bằng chính cáp lập trình USB dùng để thiết lập các kênh preset tần số
- Thiết kế này mở ra khả năng độ máy vượt ra ngoài các tính năng mặc định do Quansheng cung cấp, và nếu các nhà sản xuất bộ đàm khác tăng hỗ trợ cho việc độ máy, điều đó có thể dẫn đến đổi mới trong dải VHF/UHF
Cách độ firmware và các giới hạn phần cứng
- Quansheng cung cấp một công cụ cài đặt miễn phí để tải lên các bản phát hành firmware chính thức
- Một thiết bị vô tuyến có thể cập nhật tạo động lực rất lớn cho những người muốn dịch ngược firmware và phần cứng rồi tự viết mã
- Hiện nay, phần lớn các bản độ không viết lại hoàn toàn firmware chính thức mà đi theo hướng vá
- Các giới hạn phần cứng là khá chặt chẽ
- Firmware chính thức chiếm gần hết 64KB bộ nhớ flash, nên mã độ phải nằm trong chưa đến 3KB dung lượng còn lại
- CPU là bộ xử lý 32-bit ARM 48MHz
- RAM là 8KB
- Dù có những ràng buộc như vậy, kết quả thực tế vẫn rất ấn tượng
Ví dụ độ máy thực tế
- Có bản độ cài một bộ phân tích phổ đồ họa khá tinh vi
- Có thể điều chỉnh băng thông
- Có thể đặt ngưỡng để tự động dò vào các đỉnh tín hiệu phát hiện được
- Có thể chỉ định các tần số cần bỏ qua
- Một bản độ khác cho phép các máy K5 nhắn tin văn bản cho nhau
- Cũng có bản độ cải thiện khả năng thu tín hiệu AM để nghe băng tần hàng không rõ hơn
- Ngoài ra còn nhiều bản độ nhẹ nhàng hơn
- Thay đổi phông chữ hệ thống
- Thay thông báo khởi động bằng hình line-art theo ý muốn
Trình vá trên web và trải nghiệm cài đặt
- Một modder tên whosmatt đã tạo trình vá/nạp firmware trên web cho K5
- Người dùng có thể chọn nhiều bản độ trong menu, và công cụ sẽ kết hợp các bản độ đã chọn với firmware chính thức để tạo ra một image tùy biến dùng để tải lên
- Việc kết hợp chỉ khả thi trong phạm vi không vượt quá tổng dung lượng bộ nhớ
- Trên Chrome, Edge và Opera, có thể cập nhật trực tiếp bộ nhớ flash từ trình duyệt mà không cần công cụ cài đặt của Quansheng
- Công cụ dùng Web Serial API tích hợp sẵn và cáp lập trình USB
- Phần hướng dẫn nói chỉ hỗ trợ Linux và Windows, nhưng thực tế cũng chạy trên Mac
- Xử lý lỗi của Web Serial API vẫn còn nhiều chỗ có thể cải thiện
- Khi dùng cáp lập trình USB không ổn định, công cụ cài đặt của Quansheng sẽ báo lỗi giao tiếp và dừng tải lên
- Web Serial thì âm thầm bị crash, đồng thời khiến toàn bộ hệ điều hành Windows bị treo theo
- Ngoài các bản độ K5 không có trong trình vá trực tuyến của whosmatt, cũng có một toolchain dựa trên Python cho những người muốn tự viết bản độ
Rủi ro của tính mở và cấu trúc niềm tin trong vô tuyến nghiệp dư
- Khi máy thu phát K5 có thể bị độ tự do, khả năng bị lạm dụng cũng xuất hiện
- Firmware của Quansheng chặn phát trên băng tần hàng không để ngăn nhiễu trái phép và nguy hiểm
- Chặn này có thể bị gỡ bằng bản vá
- Tuy vậy, để tín hiệu 5W của K5 trở thành mối đe dọa đáng kể, nhiều khả năng vẫn cần thêm bộ khuếch đại
- Người dùng vô tuyến nghiệp dư vốn dĩ đã có khả năng hành xử xấu dù có hay không có khóa chặn trong firmware
- Các khóa chặn như vậy hữu ích để ngăn lạm dụng do vô ý, nhưng trừ khi tín hiệu có vấn đề phát đủ lâu để xác định vị trí máy phát bằng tam giác, vô tuyến nghiệp dư vẫn phải dựa vào hệ thống danh dự
- Nguyên tắc này cũng áp dụng với việc không gây nhiễu TV hàng xóm hay không phát trên các tần số bị cấm
Tương lai của xử lý bên trong radio
- Ngày nay, nhiều trường hợp sử dụng vô tuyến nghiệp dư thú vị liên quan đến xử lý số
- Việc xử lý này thường được thực hiện trên máy tính kết nối với máy thu phát
- Khi các bộ điều khiển nhúng ngày càng mạnh hơn, hệ sinh thái độ K5 cho thấy một tương lai nơi nhiều xử lý hơn sẽ diễn ra ngay bên trong radio
- Có thể sẽ xuất hiện cách bổ sung tính năng mới giống như ứng dụng trên smartphone, và hy vọng các nhà sản xuất sẽ đón nhận hướng đi này
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Firmware tùy biến mà mọi người đang làm cho bộ đàm này thật sự rất ấn tượng
Bản tôi đang dùng là firmware do egzumer làm, thậm chí còn có cả trình phân tích phổ
Tuy vậy, bản thân bộ đàm đúng là ở mức có thể mong đợi từ một món hàng nhập khẩu giá 30 USD: front-end rất dễ bị quá tải, và các hài phát xạ khi truyền cũng vượt xa giới hạn cho phép của FCC
Dù vậy, đây vẫn là món cực kỳ đáng tiền cho người mới bắt đầu với radio nghiệp dư
Theo tôi thì chất lượng bộ đàm Trung Quốc đã cải thiện khá nhiều trong vài năm qua, và kết quả thử nghiệm của UV-K5 có vẻ vẫn nằm trong giới hạn FCC
Băng 2m còn khá dư dả, còn băng 70cm thì chỉ là tiến gần giới hạn hơn một chút
Nếu phát ngoài các băng đó thì sẽ tệ hơn nhiều, nhưng ngay từ đầu nó đâu được thiết kế cho mục đích đó
Cần cẩn thận khi đo hài của những bộ đàm kiểu này
Nhiều người cố đánh giá bằng SDR, nhưng như vậy thì front-end của SDR gần như chắc chắn sẽ bị quá tải, sinh ra đủ loại xuyên điều chế và rất dễ bị hiểu nhầm là bức xạ từ bộ đàm
Tôi ước ARRL đăng nhiều bài thử nghiệm hơn trên QST
Kết quả thử nghiệm trên mạng có vẻ dao động mạnh, có thể một phần do chênh lệch giữa các thiết bị, nhưng cũng vì người trên Internet đo bằng những cấu hình thử nghiệm khác nhau
Nhưng nó vẫn có FCC ID được cấp vào đầu năm 2023
https://fcc.report/FCC-ID/XBPUV-K5
Cuối cùng tôi cũng mua một chiếc
Giá của nó vẫn nằm dưới ngưỡng mua bốc đồng để khơi lại một thú vui, nên hy vọng nó sẽ không bị bỏ trong hộp quá lâu
Tôi muốn tự tay tháo ra xem và thử xem còn làm được gì khác
Ước gì nhiều nhà sản xuất mở firmware của các thiết bị kiểu này hơn
Vẫn giữ các cơ chế an toàn mặc định từ nhà máy, nhưng cho phép người dùng can thiệp thì tốt hơn
Những món đồ rẻ và có thể hack giúp khơi gợi sự quan tâm mới với lĩnh vực vô tuyến, nhất là khi có thể dùng các công cụ quen thuộc sẵn như WebSerial để làm việc với chúng
Họ chỉ làm cho nó có thể nạp lại để phân phối các binary blob mới khi yêu cầu thay đổi, còn cộng đồng thì đảo ngược firmware gốc rồi bắt đầu viết lại
Nó giống Rockbox hơn là một bộ đàm thật sự mở
Tôi đã có bộ đàm tốt hơn rồi nên chắc cũng sẽ không thực sự dùng nó để phát
Nếu bạn đi gây nhiễu GPS, băng hàng không hay mạng di động thì chắc chắn sẽ bị xử rất nặng, nhưng nếu không làm ầm lên và chỉ thử mấy thí nghiệm ngẫu nhiên khác thì thực ra chẳng ai bận tâm đâu
Trên AliExpress nó đang được bán với giá 24 đô la Canada và miễn phí vận chuyển
Tôi không hiểu nổi làm sao điều đó có thể xảy ra
Có cảm giác riêng giá linh kiện đã còn cao hơn, nên nếu ai giải thích được tính kinh tế này vận hành thế nào thì hay quá
Một con xử lý phần lớn chuỗi RF, con còn lại phụ trách màn hình và nút bấm
Ở quy mô sản xuất lớn thì rất có thể cả hai đều có giá dưới 1 USD mỗi con
Phần lớn linh kiện còn lại là các linh kiện thụ động nhỏ giá chưa tới 1 cent một cái, dùng cho lọc và phối hợp trở kháng
Về chi phí phát triển thì cần có năng lực trong chọn linh kiện và đóng gói, nhưng nhìn chung PCB chính ở mức mà khá nhiều sinh viên tốt nghiệp ngành điện-điện tử có thể thiết kế được
Nếu nhìn kỹ thì độ tinh vi của nó chỉ hơn đồ chơi Happy Meal vài bậc, nhưng vì chẳng ai làm bộ đàm linh hoạt, chất lượng tốt, nên rốt cuộc ai cũng mua cái này để vọc
Kiểu như giá đồ điện tử tiêu dùng của Apple, giá vi điều khiển TI, giá chip vô tuyến của Qualcomm/TI, hay giá FPGA của Intel
Công nghệ phía sau nó rất cơ bản và đã tồn tại hơn 100 năm rồi
Thậm chí chỉ với vài sợi dây và một bộ khuếch đại là cũng có thể làm radio AM [1]
Dĩ nhiên mấy bộ đàm mới kiểu này phức tạp hơn thế, nhưng SoC cơ bản hiện nay cũng rất rẻ, và khi có lợi thế quy mô thì còn rẻ hơn nữa
Cách đây không lâu, bộ đàm công suất thấp thậm chí còn là đồ chơi trẻ em
[1]: https://www.wikihow.com/Create-a-Simple-AM-Radio
Thỉnh thoảng còn có người mua được rẻ hơn nữa
Tôi đã mua một chiếc trên AliExpress với giá 20 đô la Canada từ rất lâu trước khi mọi người bắt đầu mod nó mạnh như bây giờ
Loa chỉ hoạt động lúc được lúc không, phải bóp vỏ máy thì mới có tiếng, có vẻ như có mối hàn yếu hay gì đó tương tự
Tôi có liên hệ người bán nhưng chỉ nhận lại màn né tránh vô tận
Dù sao thì người mua hãy cẩn thận, đồ rẻ điên cuồng kiểu này luôn có lý do của nó
Về cơ bản nó là HT phiên bản dollar store
Những gì cộng đồng làm được thật đáng kinh ngạc, nhưng tôi vẫn thắc mắc vì sao các thiết bị có thể hack kiểu này lại chỉ dùng chip công suất thấp
Nhiều món trên thị trường về cơ bản là máy tính gắn thêm I/O chuyên dụng, nhưng phần lớn firmware và vi điều khiển lại không tận dụng hết tiềm năng của phần cứng còn lại
Chỉ cần thêm vài USD thôi là, nếu muốn, có thể bổ sung thêm hàng trăm tính năng
Trên website và trong tài liệu hướng dẫn có nhắc đến mã hóa thoại xáo trộn 10 nhóm
Nhưng không nói rõ thực sự nó làm gì
Tôi luôn thắc mắc cần những gì để tạo ra một hệ thống liên lạc mã hóa thật sự tốt bằng thiết bị kiểu này
Dù vậy, theo hiểu biết của tôi thì phát sóng được mã hóa trên vô tuyến nghiệp dư có lẽ là bất hợp pháp
Nếu mua giấy phép của FCC thì có thể dùng trên các băng tần thương mại, còn các băng 2.4GHz/5GHz ISM thông dụng thì nhìn chung khá tự do để sử dụng
Thực tế thì FCC không phải toàn năng và nguồn lực cũng có hạn, nên nhiều trường hợp người ta lạm dụng mà vẫn bị bỏ qua
Một cá nhân muốn chọc giận FCC thì thường phải tự mình trở thành một kẻ gây phiền toái
Thỉnh thoảng có nghe chuyện ai đó bị bắt vì dùng thiết bị phá sóng di động trái phép, nhưng tôi không nhớ có ai bị bắt vì dùng mã hóa
Để việc này bị siết chặt thật sự thì có lẽ cần một bước ngoặt giống như drone giá rẻ đã tạo ra cho máy bay RC
Tức là thời điểm mà phần cứng rất mạnh trở nên cực rẻ và cực dễ tiếp cận ngay cả với những người không hiểu thú chơi này
Cộng đồng máy bay RC có rào cản gia nhập cao, nên muốn tham gia gần như buộc phải tiếp xúc với cộng đồng, và trong nhiều thập kỷ việc đó gần như là một hình thức tự quản
Drone đã thay đổi điều đó và FAA phải can thiệp để quản lý
Tôi nghĩ các bộ đàm giá rẻ từ Trung Quốc cũng đang tiến gần đến ngưỡng đó
Dù vậy, ngay cả Baofeng cũng vẫn cần lập trình và tự học
Những thiết bị như Flipper Zero còn có hại hơn nhiều
Vì dù tính năng có hạn, nó khiến việc gây phiền cho người khác trở nên cực kỳ dễ dàng theo cách mà người dùng khó có thể làm ngơ
Có lẽ chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi trên Amazon xuất hiện một chiếc bộ đàm rẻ tiền làm hộ mọi thứ và cho phép người không phải dân chơi phá hỏng mọi thứ
Hãy tưởng tượng một món đồ có khả năng như HackRF nhưng dễ dùng như iPhone, lúc đó mới thật sự có vấn đề
Về mặt kỹ thuật có thể chưa hẳn là mã hóa, nhưng ranh giới khá mơ hồ
https://github.com/kamilsss655/ESPRI?tab=readme-ov-file
Tôi đã tìm datasheet của BK4819[1], vốn là lõi của thiết bị này, và thấy phía thu có đầu ra I/Q, còn bên trong phía phát dường như cũng có khả năng có đầu vào I/Q
Vì vậy có vẻ nó là SDR và không chỉ bị giới hạn ở FM
Công suất thấp có lẽ sẽ giới hạn nó ở liên lạc trong tầm nhìn thẳng, nhưng đây vẫn là một nền tảng thú vị để vọc
[1] https://touchardinforeseau.servehttp.com/f4kmn/f4kmn/FRANCAI...
Kiểu một bên là cổng USB-C, bên kia là đầu nối ăng-ten
Có rất nhiều việc thú vị có thể làm với bộ đàm máy tính trên băng VHF/UHF
Một ví dụ hay là trạm lặp APRS hoặc dữ liệu packet
Phần thu có thể làm bằng SDR, nhưng phần phát lại cần một bộ đàm dùng âm thanh nên khá chập chờn
Có I/Q đầy đủ thì tốt, nhưng chỉ dữ liệu FM thôi cũng đã ổn rồi
Đây là câu hỏi thật, tôi mong những người downvote có thể giải thích tôi sai ở đâu
Phía phát là chỉ hỗ trợ FM
Trang sản phẩm được liên kết ở đầu bài quảng bá mã hóa thoại như một tính năng, nhưng trên băng tần vô tuyến nghiệp dư tại Mỹ thì điều đó vẫn rõ ràng là bất hợp pháp đúng không?
Hay họ chỉ đang nói tới CTCSS/DCS?
CTCSS/DCS không phải mã hóa hay xáo trộn, mà chỉ là một kiểu tín hiệu trong băng tần
Ngay cả bộ đàm không hỗ trợ thì vẫn nghe được CTCSS/DCS
Tôi hy vọng ai đó sẽ port FT8 sang thiết bị này
Hiện giờ muốn thu phát FT8 vẫn cần điện thoại hoặc PC
FT8 dùng SSB, trong khi thiết bị này không làm được SSB
Làm FT8 trên FM là lãng phí cả về băng thông lẫn đặc tính tín hiệu yếu
FT8 thường được dùng trên HF, nơi có truyền sóng tầm xa, và việc tách ra các tín hiệu cực nhỏ là rất quan trọng
Cũng có người dùng FT8 trên VHF, nhưng họ dùng bộ đàm có hỗ trợ SSB
Thiết bị này có lẽ cũng không đủ năng lực tính toán để xử lý FT8
Với tôi thì ngay cả Raspberry Pi 3 cũng đã khá chật vật
Ngoài ra, một phần lớn của FT8 là chọn gửi gì và trả lời ai, nên cũng cần một màn hình đủ tốt
Theo bài viết thì CPU và bộ nhớ flash khả dụng đều rất hạn chế
Tôi cũng mới bắt đầu làm chút phần cứng cho các chế độ số, và đây có thể là nơi đáng để đầu tư vào frontend và bộ lọc rẻ hơn
Trong bảng thông số có mục scrambler khá nổi bật, trông như là thứ không nên có trên máy vô tuyến nghiệp dư
Thực ra không rõ nó có phải chỉ DTS/CTCSS chứ không phải mã hóa hay không, nhưng trong hướng dẫn sử dụng có xuất hiện từ encryption, cũng có thể là vấn đề dịch thuật
Không rõ chính xác tính năng này là gì, và cũng tò mò liệu ai đang có thiết bị thực tế có biết rõ hơn không
Về mặt khái niệm, nó hoạt động bằng cách lật phổ của tín hiệu baseband quanh một tần số đã thỏa thuận trước, tức là khóa, khiến giọng nói kết quả trở nên khó nghe hiểu
UV-K5 chỉ cho chọn một tần số khóa duy nhất
Cách thông minh hơn sẽ dùng rolling code hoặc frequency hopping
Cái này tách biệt với CTCSS/DCS mà bộ đàm này hỗ trợ, và cũng không phải cách để che giấu ý nghĩa
Trên tần số vô tuyến nghiệp dư thì không được phép che giấu nội dung, nên nói nó là bất hợp pháp là đúng
Tôi nghĩ trên FRS thì có thể hợp pháp, nhưng bộ đàm này không có chứng nhận kiểu loại cho FRS nên nói nghiêm ngặt thì cái đó cũng là bất hợp pháp
Tuy vậy, cũng có nhiều người không quá bận tâm đến chứng nhận kiểu loại FRS
Kết luận là trên bộ đàm này không có trường hợp sử dụng nào hoàn toàn hợp pháp cho tính năng đó
[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Voice_inversion
Dù sao các quy định cũng gần như không thể thực thi trong thực tế, và cũng chẳng có nhược điểm thực sự nào
Tôi cũng là một radio amateur, nhưng nhiều radio amateur phản ứng thái quá vì nghĩ rằng các công ty rồi sẽ đột nhiên dùng bừa bãi các băng tần nghiệp dư theo ý mình
Thực tế thì chỉ cần thực thi quy định hiện có là phải định kỳ phát định danh ở dạng plain text, sau đó để họ gửi gì tùy thích
Nhiều chế độ số phổ biến hiện nay vốn đã dựa vào vocoder độc quyền nên không thể giải mã nếu không bỏ ra khá nhiều công sức, vì thế có thêm mã hóa cũng chẳng thay đổi được bao nhiêu
Đến lúc các radio amateur tức giận xuất hiện rồi
CPU không đủ mạnh để triển khai mã hóa AES thật sự, và trong datasheet cũng không hề nhắc tới mô-đun mật mã phần cứng
Cũng có thể là scrambler kiểu đảo phổ, thứ không khó để triển khai bằng phần mềm, và ngay cả khi firmware gốc không có thì cũng sẽ có ai đó tự làm được
Nhưng ngày nay công dụng của scrambler khá hạn chế
Nó chỉ đáng dùng để chọc tức người khác, và cũng rất dễ bị vô hiệu hóa
Việc máy vô tuyến nghiệp dư Trung Quốc có chức năng mã hóa không được tài liệu hóa cũng không phải là chưa từng có tiền lệ
Có vẻ FCC chỉ quan tâm khi người ta gây phiền toái và thu hút sự chú ý
Họ nói đó là một scrambler cơ bản
Khó mà tin được một bộ đàm 30 đô lại có con chip đủ mạnh để chạy mã hóa chuẩn đúng nghĩa theo thời gian thực