UV-K5, o rádio portátil de radioamador mais hackeável até agora
(spectrum.ieee.org)- O UV-K5 da Quansheng permite regravar o firmware usando apenas um cabo USB de programação, tornando-se um dos principais alvos de modificação por software na comunidade de radioamadores
- O UV-5R da Baofeng tinha o firmware em memória somente leitura, mas no UV-K5 é possível até atualizar o firmware com o mesmo cabo usado para configurar canais, o que muda bastante a acessibilidade
- As modificações em geral seguem a abordagem de patch sobre o firmware oficial e são feitas dentro de limitações como menos de 3 KB livres em 64 KB de flash, um processador de 32 bits baseado em ARM a 48 MHz e 8 KB de RAM
- Entre os exemplos reais de modificação estão um analisador de espectro gráfico, troca de mensagens de texto entre K5, melhoria na recepção AM, mudança da fonte do sistema e substituição da imagem da mensagem de inicialização
- Um patcher/flasher web baseado em Web Serial API facilitou o envio pelo navegador, mas, por permitir também usos indevidos como desbloquear restrições de transmissão ilegal, o radioamadorismo ainda precisa depender de um sistema de honra
Por que o UV-K5 chamou atenção
- O UV-K5 da Quansheng é um rádio portátil de radioamador lançado em 2023 que passou a atrair interesse quando entusiastas começaram a tentar melhorias de software e adição de recursos
- Aqui, K5 se refere originalmente tanto ao UV-K5 quanto ao novo modelo K5(8)
- O transceptor em si é de um nível “razoável”, como o Baofeng UV-5R, mas a diferença central está em como o firmware é armazenado
Uma escolha de projeto diferente do Baofeng UV-5R
- O UV-5R da Baofeng foi um produto que mexeu com o mercado de rádios portáteis VHF/UHF de baixo custo em 2012
- Na época, os rádios portáteis VHF/UHF mais baratos custavam pouco mais de US$ 100, e o UV-5R era vendido por um quarto ou um terço desse valor
- Havia reclamações sobre o desempenho técnico, mas usuários de radioamador compravam várias unidades para deixar no carro ou no trabalho
- O firmware do UV-5R ficava em memória somente leitura, enquanto o UV-K5 armazena o firmware em memória flash
- O usuário pode regravar a memória flash do UV-K5 com o mesmo cabo USB de programação usado para configurar canais predefinidos de frequência
- Esse projeto abriu a porta para modificações além dos recursos básicos oferecidos pela Quansheng, e, se outros fabricantes de rádios passarem a apoiar mais esse tipo de modificação, isso poderá levar a inovação nas faixas VHF/UHF
Como funcionam as modificações de firmware e as limitações de hardware
- A Quansheng fornece uma ferramenta gratuita de instalação para enviar versões oficiais de firmware
- Um rádio atualizável cria um forte incentivo para usuários que querem fazer engenharia reversa do firmware e do hardware e escrever seu próprio código
- Hoje, a maioria das modificações segue a abordagem de aplicar patches em vez de reescrever completamente o firmware oficial
- As limitações de hardware são bastante apertadas
- O firmware oficial ocupa a maior parte dos 64 KB de memória flash, então o código da modificação precisa caber em menos de 3 KB de espaço livre
- A CPU é um processador de 32 bits baseado em ARM a 48 MHz
- A RAM é de 8 KB
- Mesmo com essas restrições, os resultados reais são impressionantes
Exemplos práticos de modificação
- Há modificações que instalam um analisador de espectro gráfico relativamente sofisticado
- Com largura de banda ajustável
- Com possibilidade de definir limiares para sintonia automática nos picos detectados
- Com opção de especificar frequências a ignorar
- Outras modificações permitem trocar mensagens de texto entre aparelhos K5
- Também existem modificações que melhoram a recepção de sinais AM, permitindo ouvir a faixa aeronáutica com mais clareza
- Há muitas modificações mais leves também
- Mudança da fonte do sistema
- Substituição da mensagem inicial por uma imagem em line art escolhida pelo usuário
Patcher web e experiência de instalação
- Um modder chamado whosmatt criou um patcher/flasher web para o K5
- O usuário pode escolher várias modificações em um menu, e a ferramenta combina as opções selecionadas com o firmware oficial para gerar uma imagem personalizada para envio
- As combinações só são permitidas enquanto não ultrapassarem a capacidade total de memória
- No Chrome, Edge e Opera, é possível atualizar a memória flash diretamente pelo navegador, sem a ferramenta de instalação da Quansheng
- Isso usa a Web Serial API integrada e o cabo USB de programação
- O aviso dizia que havia suporte apenas para Linux e Windows, mas também funciona no Mac
- A tratativa de erros da Web Serial API ainda pode melhorar
- Ao usar um cabo USB de programação instável, a ferramenta de instalação da Quansheng exibia um erro de comunicação e interrompia o envio
- A Web Serial travava silenciosamente e fazia até o sistema operacional Windows inteiro congelar junto
- Há ainda outras modificações para o K5 que não estão no patcher online do whosmatt, e também existe uma toolchain baseada em Python para usuários que queiram escrever suas próprias modificações
Os riscos da abertura e a estrutura de confiança do radioamadorismo
- A possibilidade de modificar livremente o transceptor K5 também cria espaço para uso indevido
- O firmware da Quansheng bloqueia a transmissão na faixa aeronáutica para evitar interferência ilegal e perigosa
- Esse bloqueio pode ser removido com um patch
- Ainda assim, para que o sinal de 5 W do K5 represente uma ameaça maior, provavelmente seria necessário um amplificador
- Usuários de radioamador já têm, por natureza, a capacidade de agir mal, com ou sem bloqueios no firmware
- Esses bloqueios são úteis para evitar mau uso por engano, mas, a menos que um sinal problemático dure tempo suficiente para triangular a localização do transmissor, o radioamadorismo precisa depender de um sistema de honra
- Esse princípio também se aplica a não interferir na TV do vizinho ou a não transmitir em frequências proibidas
O futuro do processamento dentro do rádio
- Hoje, muitos dos casos de uso mais interessantes em rádio amador estão ligados ao processamento digital
- Normalmente, esse processamento é feito em um computador conectado ao transceptor
- À medida que controladores embarcados se tornam mais poderosos, o ecossistema de modificações do K5 mostra um futuro em que mais processamento acontece dentro do próprio rádio
- Pode se tornar possível adicionar novos recursos como se fossem apps de smartphone, e a expectativa é que os fabricantes passem a adotar essa direção
1 comentários
Comentários do Hacker News
O firmware customizado que as pessoas estão criando para esse rádio é realmente impressionante
O que uso agora é um firmware feito pelo egzumer, e ele inclui até um analisador de espectro
Dito isso, o próprio rádio é mais ou menos o que se espera de um produto importado de 30 dólares: o front-end sobrecarrega com facilidade e os harmônicos de transmissão ficam muito além dos limites permitidos pela FCC
Mesmo assim, tem um custo-benefício enorme para quem está começando no rádio amador
Pelo que vejo, a qualidade dos rádios chineses melhorou bastante nos últimos anos, e os resultados de teste do UV-K5 parecem ficar dentro dos limites da FCC
Na faixa de 2 m há uma boa margem, e na de 70 cm ele só fica um pouco mais perto do limite
Fora dessas faixas, ao transmitir, fica bem pior, mas ele também não foi projetado para isso
É preciso ter cuidado ao fazer medições de harmônicos nesses rádios
Muita gente tenta avaliar com SDR, mas aí o front-end do SDR quase certamente satura e gera todo tipo de intermodulação, o que é fácil confundir com emissão do próprio rádio
Eu gostaria que a ARRL publicasse mais artigos de teste na QST
Os resultados de testes online também parecem variar bastante, em parte por diferença entre unidades, mas também porque pessoas aleatórias na internet medem com montagens de teste diferentes
Mesmo assim, tem um FCC ID emitido no começo de 2023
https://fcc.report/FCC-ID/XBPUV-K5
Acabei comprando um
O preço ficou abaixo do meu limite de compra por impulso para hobbies, então espero que ele não fique largado na caixa por muito tempo
Quero abrir e ver o que dá para fazer com ele
Queria que mais fabricantes abrissem o firmware de dispositivos assim
Mantendo as proteções básicas de segurança de fábrica, mas deixando o usuário mexer
Coisas baratas e hackeáveis ajudam a despertar novo interesse por rádio, especialmente se puderem ser usadas com ferramentas já familiares, como o WebSerial
Ele só voltou a ser regravável para poder distribuir novos binary blobs quando os requisitos mudassem, e as pessoas começaram a fazer engenharia reversa do firmware original para reescrevê-lo
É mais parecido com Rockbox do que com um rádio realmente aberto
Já tenho rádios melhores, então provavelmente nem vou usá-lo para transmitir de verdade
Se você sair por aí interferindo em GPS, banda aeronáutica ou rede celular, provavelmente vai levar uma bronca pesada, mas se não fizer barulho e realizar outros experimentos aleatórios, na prática ninguém liga
Está sendo vendido no AliExpress por 24 dólares canadenses com frete grátis
Não entendo como isso é possível
Parece que só o custo dos materiais já seria maior; eu gostaria que alguém explicasse como essa economia fecha
Um cuida da maior parte da cadeia de RF, e o outro da tela e da entrada dos botões
Em produção em massa, é bem provável que ambos custem menos de 1 dólar cada
A maior parte dos demais componentes são pequenos passivos que custam menos de 1 centavo por unidade, usados para filtragem e casamento de impedância
Em termos de desenvolvimento, é preciso alguma habilidade para seleção de componentes e empacotamento, mas, no geral, a PCB principal está num nível que muitos formados em engenharia elétrica/eletrônica conseguiriam projetar
Olhando de perto, o nível de sofisticação é só alguns degraus acima de um brinquedo de McLanche Feliz, mas como ninguém faz um rádio flexível e de boa qualidade, todo mundo acaba comprando isso para experimentar
Tipo os preços dos eletrônicos de consumo da Apple, os preços dos microcontroladores da TI, os preços dos chips sem fio da Qualcomm/TI, os preços dos FPGAs da Intel e assim por diante
A tecnologia por trás é muito básica e já existe há mais de 100 anos
Dá até para fazer um rádio AM só com alguns fios e um amplificador [1]
Claro que esses rádios novos são um pouco mais complexos do que isso, mas hoje até o SoC básico é muito barato, e com economia de escala fica mais barato ainda
Até pouco tempo atrás, rádios de baixa potência também eram brinquedos infantis
[1]: https://www.wikihow.com/Create-a-Simple-AM-Radio
Às vezes tem gente que consegue comprar ainda mais barato
Comprei um no AliExpress por 20 dólares canadenses muito antes de as pessoas começarem a modificá-lo
O alto-falante só funciona de forma intermitente, então preciso apertar a carcaça para sair som, o que parece indicar alguma solda malfeita ou conexão fraca
Entrei em contato com o vendedor, mas só recebi enrolação sem fim
De qualquer forma, é preciso cuidado do comprador, e existe um motivo para essas coisas serem absurdamente baratas
Na prática, é um HT de loja de 1,99
O que a comunidade consegue fazer é impressionante, mas ainda fico me perguntando por que esses dispositivos hackeáveis usam só chips de baixa potência
Muita coisa no mercado é, na prática, um computador com I/O especializado, mas a maior parte dos firmwares e microcontroladores não aproveita todo o potencial do restante do hardware
Dá a impressão de que, com só mais alguns dólares, daria para acrescentar centenas de funcionalidades, se quisessem
O site e o manual mencionam 10 grupos de criptografia de voz com scrambling
Mas não especificam o que isso realmente faz
Sempre fiquei curioso sobre o que seria necessário para criar um sistema de comunicação criptografada realmente bom com um dispositivo desses
Pelo que entendo, porém, transmissões criptografadas no rádio amador provavelmente são ilegais
Se você comprar uma licença da FCC, pode usar em bandas comerciais, e as faixas ISM comuns de 2.4GHz/5GHz em geral podem ser usadas com bastante liberdade
Na prática, a FCC não é onipotente e também tem recursos limitados, então muitas vezes abusos passam batido
Para uma pessoa física atrair a ira da FCC, normalmente precisa causar transtorno por conta própria
De vez em quando se ouve falar de gente presa por usar bloqueadores ilegais de celular, mas não lembro de casos de alguém ser pego por usar criptografia
Para isso começar a ser fiscalizado de verdade, seria preciso algum divisor de águas como a mudança que drones baratos trouxeram para os aeromodelos RC
Um ponto em que hardware muito capaz fica extremamente barato e acessível até para quem não conhece o hobby
A comunidade de aeromodelismo RC tinha uma barreira de entrada alta, então participar praticamente exigia contato com a comunidade, e por décadas isso funcionou como autorregulação de fato
Os drones mudaram isso, e a FAA teve de intervir e regulamentar
Acho que rádios chineses baratos também estão se aproximando desse ponto
Ainda assim, até mesmo um Baofeng exige programação e aprendizado por conta própria
Dispositivos como o Flipper Zero são bem mais nocivos
Porque, mesmo com funções limitadas, tornam muito fácil causar incômodo de um jeito que o usuário não consegue ignorar
Parece só questão de tempo até aparecer na Amazon um rádio barato que faça tudo sozinho e permita que não entusiastas estraguem tudo
Imagine algo tão capaz quanto um HackRF e tão fácil de usar quanto um iPhone; aí sim haverá problema
Tecnicamente talvez não seja criptografia, mas a fronteira é nebulosa
https://github.com/kamilsss655/ESPRI?tab=readme-ov-file
Fui procurar a ficha técnica do BK4819[1], que é o núcleo desse equipamento, e parece que ele tem saída I/Q no lado de recepção, e possivelmente também entrada I/Q internamente no lado de transmissão
Então ele é um SDR e aparentemente não está limitado só a FM
A baixa potência provavelmente o limitaria a comunicação em linha de visada, mas ainda assim parece uma base interessante para experimentar
[1] https://touchardinforeseau.servehttp.com/f4kmn/f4kmn/FRANCAI...
Algo com uma porta USB-C de um lado e um conector de antena do outro
Há muita coisa interessante que se pode fazer nas bandas VHF/UHF com um rádio de computador
Um bom exemplo seria repetidores APRS ou dados em pacote
A recepção dá para fazer com SDR, mas para transmitir é preciso um rádio que use áudio, o que é instável
I/Q completo seria ótimo, mas até só dados FM já serviriam bem
É uma pergunta sincera; eu gostaria que quem deu downvote explicasse onde estou errado
O lado de transmissão é somente FM
A página do produto linkada no topo do texto vende criptografia de voz como funcionalidade, mas isso não continua sendo claramente ilegal nas bandas de rádio amador dos EUA?
Ou isso se refere só a CTCSS/DCS?
CTCSS/DCS não é criptografia nem scrambling; é apenas um esquema de sinalização dentro da banda
Mesmo rádios que não tenham suporte conseguem ouvir CTCSS/DCS
Espero que alguém faça um port de FT8 para esse dispositivo
Hoje ainda é preciso um celular ou PC para transmitir e receber FT8
FT8 usa SSB, e esse dispositivo não faz SSB
Fazer FT8 em FM desperdiça tanto largura de banda quanto as características de sinal fraco
FT8 normalmente é usado em HF de longa distância, onde é importante detectar sinais muito fracos
Há pessoas que usam FT8 em VHF, mas com rádios capazes de SSB
Também é provável que esse rádio não tenha capacidade de processamento para lidar com FT8
No meu caso, até um Raspberry Pi 3 sofria
Além disso, uma grande parte do FT8 é escolher o que enviar e para quem responder, então também é preciso uma boa tela
Pelo texto, a CPU e a memória flash disponível são muito limitadas
Também comecei a montar um pouco de hardware para modos digitais, e isso talvez possa servir como um front-end mais barato e um bom destino para investir em filtros
Na ficha técnica, chamou atenção um scrambler, algo que aparentemente não deveria existir em um rádio amador portátil
Não sei se na prática isso significa algo como DTS/CTCSS em vez de criptografia de fato, mas no manual do usuário aparece a palavra encryption, então também pode ser um problema de tradução
Fico curioso sobre o que exatamente essa função faz e se alguém que tenha o aparelho pode esclarecer melhor
Conceitualmente, funciona invertendo o espectro do sinal em banda base em torno de uma frequência previamente combinada, ou seja, a chave, e a voz resultante fica difícil de entender
O UV-K5 só permite selecionar uma única frequência de chave
Métodos mais sofisticados usam coisas como código rolante ou salto de frequência
Isso é separado de CTCSS/DCS, que este rádio suporta, e também não é uma forma de ocultar o significado
Em frequências de rádio amador, ocultar o significado é proibido, então de fato é ilegal
Acho que no FRS isso pode até ser legal, mas este rádio não tem certificação de tipo para FRS, então, tecnicamente, isso também seria ilegal
Dito isso, muita gente também não liga muito para certificação de tipo no FRS
Em resumo, não existe um uso totalmente legal para isso neste rádio
[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Voice_inversion
De qualquer forma, as regras são praticamente impossíveis de fiscalizar, e na prática não há desvantagem real
Eu também sou radioamador, mas muitos radioamadores reagem de forma exagerada porque acham que empresas de repente passariam a usar as faixas de amador como bem entendessem
Na prática, bastaria fiscalizar a regra já existente de identificação periódica em texto claro e, depois disso, deixar que transmitam o que quiserem
Muitos dos modos digitais já comuns dependem de vocoders proprietários e não podem ser decodificados sem um esforço considerável, então a existência de criptografia não mudaria muita coisa
Agora é a hora de aparecerem os radioamadores irritados
A CPU não parece potente o bastante para implementar criptografia AES de verdade, e a folha de dados também não menciona nenhum módulo de criptografia em hardware
Pode ser um scrambler por inversão, que não é difícil de implementar em software e, mesmo que não exista no firmware padrão, alguém poderia implementar
Mas, hoje em dia, a utilidade de um scrambler é limitada
Serve mais para irritar os outros, e também é muito fácil de neutralizar
Também não é sem precedentes que rádios amadores chineses tenham funções de criptografia não documentadas
Parece que a FCC só se importa quando alguém causa incômodo suficiente para chamar atenção
Dizem que é um scrambler básico
É difícil imaginar que um rádio de 30 dólares tenha um chip potente o suficiente para fazer criptografia real em tempo integral