UV-K5, la radio amateur portable la plus hackable à ce jour
(spectrum.ieee.org)- Le UV-K5 de Quansheng permet de reflasher son firmware avec un simple câble de programmation USB, ce qui en a fait une cible emblématique de modification logicielle dans la communauté radioamateur
- Le UV-5R de Baofeng stockait son firmware en mémoire morte, tandis que le UV-K5 permet aussi de mettre à jour le firmware avec le même câble que celui utilisé pour régler les canaux, ce qui change radicalement l’accessibilité
- Les modifications prennent le plus souvent la forme de patchs du firmware officiel, dans les contraintes de moins de 3 KB d’espace libre sur 64 KB de flash, d’un processeur 32 bits ARM à 48 MHz et de 8 KB de RAM
- Parmi les modifications réelles, on trouve un analyseur de spectre graphique, l’échange de messages texte entre K5, l’amélioration de la réception AM, le changement de la police système et le remplacement de l’image du message de démarrage
- Un patcher/flasher web basé sur la Web Serial API a simplifié le chargement depuis le navigateur, mais le risque de détournement, comme la levée des restrictions d’émission illégale, signifie que la radio amateur doit toujours s’appuyer sur un système d’honneur
Pourquoi le UV-K5 a attiré l’attention
- Le UV-K5 de Quansheng est une radio amateur portable sortie en 2023, qui a suscité l’intérêt à mesure que des passionnés tentaient d’en améliorer le logiciel et d’y ajouter des fonctions
- Ici, K5 désigne à la fois le UV-K5 d’origine et le nouveau modèle K5(8)
- Le transceiver radio lui-même est d’un niveau « correct », comme le Baofeng UV-5R, mais la différence essentielle réside dans la méthode de stockage du firmware
Un choix de conception différent du Baofeng UV-5R
- Le UV-5R de Baofeng est un produit qui a bouleversé en 2012 le marché des talkies-walkies portables VHF/UHF à bas prix
- À l’époque, les talkies-walkies portables VHF/UHF les moins chers coûtaient un peu plus de 100 dollars US, et le UV-5R était vendu à un quart ou un tiers de ce prix
- Malgré des critiques sur ses performances techniques, les radioamateurs en achetaient plusieurs pour les laisser dans leur véhicule ou sur leur lieu de travail
- Le firmware du UV-5R était stocké en mémoire morte, alors que le UV-K5 stocke son firmware en mémoire flash
- L’utilisateur peut réécrire la mémoire flash du UV-K5 avec le même câble de programmation USB que celui utilisé pour configurer les canaux préréglés de fréquence
- Cette conception ouvre la voie à des modifications allant au-delà des fonctions fournies par Quansheng, et si d’autres fabricants de radios renforçaient aussi la prise en charge des modifications, cela pourrait mener à davantage d’innovation sur les bandes VHF/UHF
Méthodes de modification du firmware et contraintes matérielles
- Quansheng fournit un outil d’installation gratuit permettant de téléverser les versions officielles du firmware
- Une radio pouvant être mise à jour constitue une forte incitation pour les utilisateurs qui veulent rétroconcevoir le firmware et le matériel, puis écrire eux-mêmes du code
- Actuellement, les modifications consistent le plus souvent à patcher le firmware officiel plutôt qu’à le réécrire entièrement
- Les contraintes matérielles sont assez serrées
- Le firmware officiel occupe la majeure partie des 64 KB de mémoire flash, si bien que le code des modifications doit tenir dans moins de 3 KB d’espace libre
- Le CPU est un processeur 32 bits basé sur ARM à 48 MHz
- La RAM est de 8 KB
- Malgré ces contraintes, les réalisations concrètes sont impressionnantes
Exemples réels de modifications
- Il existe une modification qui installe un analyseur de spectre graphique relativement sophistiqué
- Bande passante réglable
- Possibilité de définir un seuil pour s’accorder automatiquement sur les pics détectés
- Possibilité de spécifier des fréquences à ignorer
- Une autre modification permet l’échange de messages texte entre K5
- Il existe aussi une modification qui améliore la réception des signaux AM afin d’entendre plus clairement la bande aéronautique
- Il existe également de nombreuses modifications légères
- Changement de la police système
- Remplacement du message de démarrage par l’image en line art de son choix
Patcher web et expérience d’installation
- Un moddeur nommé whosmatt a créé un patcher/flasher web pour le K5
- L’utilisateur peut choisir plusieurs modifications dans un menu, et l’outil combine celles sélectionnées avec le firmware officiel pour générer une image personnalisée à téléverser
- Les combinaisons ne sont possibles que tant qu’elles ne dépassent pas la capacité mémoire totale
- Dans Chrome, Edge et Opera, il est possible de mettre à jour directement la mémoire flash depuis le navigateur sans l’outil d’installation de Quansheng
- Cela utilise la Web Serial API intégrée et le câble de programmation USB
- Le message d’information indiquait une prise en charge limitée à Linux et Windows, mais cela fonctionne aussi sur Mac
- La gestion des erreurs de la Web Serial API peut encore être améliorée
- Lorsqu’un câble de programmation USB instable était utilisé, l’outil d’installation de Quansheng affichait une erreur de communication et interrompait le téléversement
- Web Serial plantait silencieusement et finissait par bloquer tout le système Windows
- Il existe aussi d’autres modifications du K5 absentes du patcher en ligne de whosmatt, ainsi qu’une toolchain basée sur Python pour les utilisateurs qui souhaitent créer leurs propres modifications
Les risques de l’ouverture et la structure de confiance de la radio amateur
- La possibilité de modifier librement le transceiver K5 ouvre aussi la porte aux abus
- Le firmware de Quansheng bloque l’émission sur la bande aéronautique afin d’éviter des interférences illégales et dangereuses
- Ce blocage peut être supprimé par un patch
- Cela dit, pour que le signal de 5 W du K5 constitue une menace sérieuse, il faudrait probablement un amplificateur
- Les radioamateurs ont de toute façon déjà la capacité de mal se comporter, avec ou sans blocage au niveau du firmware
- Ces blocages sont utiles pour éviter les abus accidentels, mais à moins qu’un signal problématique ne dure assez longtemps pour permettre une triangulation de la position de l’émetteur, la radio amateur doit reposer sur un système d’honneur
- Ce principe s’applique aussi au fait de ne pas perturber la télévision du voisin ou de ne pas émettre sur des fréquences interdites
L’avenir du traitement interne des radios
- Aujourd’hui, une grande partie des cas d’usage intéressants en radio amateur concernent le traitement numérique
- Ce traitement est généralement effectué sur un ordinateur connecté au transceiver
- À mesure que les contrôleurs embarqués gagnent en puissance, l’écosystème de modifications du K5 montre un avenir où une part croissante du traitement se fera directement dans la radio
- Il pourrait devenir possible d’ajouter de nouvelles fonctions comme on ajoute des applications sur smartphone, et l’on espère que les fabricants adopteront cette orientation
1 commentaires
Avis sur Hacker News
Le firmware personnalisé que les gens créent pour cette radio est vraiment impressionnant
Celui que j’utilise actuellement est le firmware d’egzumer, et il inclut même un analyseur de spectre
Cela dit, la radio elle-même est au niveau de ce qu’on peut attendre d’un produit importé à 30 dollars : le front-end sature facilement et les harmoniques d’émission dépassent largement les limites de la FCC
Mais pour débuter en radioamateur, le rapport qualité-prix est énorme
À mon avis, la qualité des radios chinoises s’est pas mal améliorée ces dernières années, et les résultats de test de l’UV-K5 semblent aussi rester dans les limites de la FCC
La bande 2 m a une marge confortable, et la bande 70 cm est simplement un peu plus proche de la limite
Si on émet en dehors de ces bandes, c’est nettement pire, mais ce n’est pas ce pour quoi elle a été conçue au départ
Il faut être prudent avec les mesures d’harmoniques de ce type de radio
Beaucoup de gens essaient d’évaluer ça avec un SDR, mais dans ce cas le front-end du SDR est presque certainement saturé, ce qui produit toutes sortes d’intermodulations qu’il est facile de confondre avec des émissions de la radio
J’aimerais que l’ARRL publie davantage d’articles de test dans QST
Les résultats de test en ligne peuvent refléter des variations entre appareils, mais ils semblent aussi très variables parce que des inconnus sur Internet mesurent avec des configurations de test différentes
Et pourtant il existe un FCC ID délivré début 2023
https://fcc.report/FCC-ID/XBPUV-K5
J’ai fini par en acheter une
Le prix est sous mon seuil d’achat impulsif pour relancer un hobby, donc j’espère qu’elle ne restera pas trop longtemps au fond de sa boîte
J’ai envie de l’ouvrir moi-même et de voir ce qu’on peut encore en faire
J’aimerais que davantage de fabricants ouvrent le firmware de ce genre d’appareils
Qu’ils conservent les protections de sécurité par défaut en sortie d’usine, mais qu’ils laissent les utilisateurs mettre les mains dedans
Les objets bon marché et hackables aident à susciter un nouvel intérêt pour la radio, surtout quand on peut les manipuler avec des outils déjà familiers comme WebSerial
Ils l’ont rendue reflashable pour pouvoir distribuer de nouveaux blobs binaires quand les exigences changent, et des gens ont rétro-ingénié le firmware d’origine pour commencer à en écrire un nouveau
C’est plus proche de Rockbox que d’une vraie radio open source
J’ai déjà une meilleure radio, donc je ne pense probablement pas l’utiliser pour émettre réellement
Si tu te mets à brouiller le GPS, les bandes aéronautiques ou le cellulaire, tu risques de te faire sérieusement taper sur les doigts, mais si tu ne fais pas de bruit et que tu mènes d’autres expériences au hasard, en réalité personne ne s’en soucie
Elle se vend sur AliExpress à 24 dollars canadiens avec livraison gratuite
Je ne comprends pas comment c’est possible
On dirait que les seuls matériaux devraient coûter plus cher ; j’aimerais que quelqu’un explique comment cette économie fonctionne
L’une gère la majeure partie de la chaîne RF, l’autre s’occupe de l’écran et des entrées des boutons
En grande série, il est très probable que les deux coûtent moins de 1 dollar pièce
La plupart des autres composants sont de petits passifs qui coûtent moins d’un centime chacun, pour le filtrage et l’adaptation d’impédance
Côté développement, il faut du savoir-faire pour choisir les composants et concevoir le packaging, mais en général le PCB principal est à la portée d’une bonne partie des diplômés en électronique
En y regardant de près, le niveau de sophistication n’est que quelques crans au-dessus d’un jouet de Happy Meal, mais comme personne ne fabrique de radio flexible de bonne qualité, tout le monde finit par acheter ça pour expérimenter
Les prix de l’électronique grand public Apple, des microcontrôleurs TI, des puces radio Qualcomm/TI, des FPGA Intel, ce genre de choses
La technologie derrière est très basique et existe depuis plus de 100 ans
On peut même fabriquer une radio AM avec seulement quelques câbles et un amplificateur [1]
Bien sûr, ces nouvelles radios sont un peu plus complexes que ça, mais les SoC de base sont aujourd’hui très bon marché, et les économies d’échelle les rendent encore moins chers
Il n’y a pas si longtemps, les radios basse puissance étaient aussi des jouets pour enfants
[1]: https://www.wikihow.com/Create-a-Simple-AM-Radio
Certains arrivent parfois à l’acheter encore moins cher
J’en ai acheté une sur AliExpress à 20 dollars canadiens, bien avant que les gens ne commencent à la modifier
Le haut-parleur ne fonctionne que par intermittence et il faut appuyer sur le boîtier pour obtenir du son ; on dirait qu’il y a une soudure fragile quelque part
J’ai contacté le vendeur, mais je n’ai eu droit qu’à des esquives sans fin
Bref, acheteur, méfiance : si ce genre d’objet est aussi incroyablement bon marché, il y a une raison
C’est en gros un talkie-walkie HT de magasin à un dollar
Ce que la communauté parvient à faire est impressionnant, mais je me demande toujours pourquoi ces appareils hackables utilisent seulement des puces basse consommation
Beaucoup d’objets sur le marché sont en fait des ordinateurs avec des entrées-sorties spécialisées, mais la plupart des firmwares et microcontrôleurs n’exploitent pas tout le potentiel du reste du matériel
On se dit qu’avec seulement quelques dollars de plus, on pourrait ajouter des centaines de fonctionnalités si on le voulait
Le site web et la documentation mentionnent 10 groupes de chiffrement vocal par brouillage
Ils ne précisent pas ce que cela fait réellement
Je me suis toujours demandé ce qu’il faudrait pour fabriquer un très bon système de communication chiffrée avec ce genre d’appareil
Mais d’après ce que je comprends, les transmissions chiffrées sont probablement illégales en radioamateur
Si l’on achète une licence auprès de la FCC, on peut l’utiliser sur des bandes commerciales, et les bandes ISM courantes en 2,4 GHz/5 GHz sont en grande partie libres d’usage
En pratique, la FCC n’est pas omnipotente et ses ressources sont limitées, donc il est probable que beaucoup d’abus passent entre les mailles du filet
Pour s’attirer les foudres de la FCC en tant que particulier, il faut vraiment devenir une nuisance
On entend parfois parler de gens arrêtés pour avoir utilisé des brouilleurs de téléphones mobiles illégaux, mais je ne me souviens pas de cas de personnes prises pour avoir utilisé du chiffrement
Pour que ce genre de chose soit vraiment réprimé, il faudrait un tournant comparable à ce que les drones bon marché ont apporté à l’aéromodélisme RC
Le moment où du matériel très performant devient extrêmement bon marché et facilement accessible même à des gens qui ne connaissent pas le hobby
La communauté de l’aéromodélisme RC avait une barrière à l’entrée élevée, si bien qu’il fallait forcément entrer en contact avec elle pour participer, et elle s’est en pratique autorégulée pendant des décennies
Les drones ont changé cela, et la FAA a dû intervenir pour réglementer
Je pense que les talkies-walkies chinois bon marché se rapprochent aussi de ce point
Même un Baofeng demande encore de la programmation et de l’auto-apprentissage
Des appareils comme le Flipper Zero sont bien plus nuisibles
Même si leurs fonctions sont limitées, ils rendent très facile de gêner les autres d’une manière que l’utilisateur peut difficilement ignorer
Ce n’est sans doute qu’une question de temps avant qu’un talkie-walkie bon marché arrive sur Amazon, fasse tout à la place de l’utilisateur et permette à des non-passionnés de tout gâcher
Imaginez quelque chose d’aussi capable qu’un HackRF et aussi facile à utiliser qu’un iPhone : là, il y aura un problème
Techniquement, ce n’est peut-être pas du chiffrement, mais la frontière est floue
https://github.com/kamilsss655/ESPRI?tab=readme-ov-file
J’ai consulté la fiche technique du BK4819[1], qui est au cœur de cet équipement, et il a une sortie I/Q côté réception ; il semble possible qu’il ait aussi en interne une entrée I/Q côté émission
Donc c’est un SDR et il ne semble pas limité à la FM
La faible puissance le cantonnera probablement aux communications en visibilité directe, mais c’est une base intéressante sur laquelle travailler
[1] https://touchardinforeseau.servehttp.com/f4kmn/f4kmn/FRANCAI...
Avec un port USB-C d’un côté et un connecteur d’antenne de l’autre
Il y a beaucoup de choses intéressantes à faire sur les bandes VHF/UHF avec une radio reliée à un ordinateur
De bons exemples sont les relais APRS ou les données par paquets
La réception peut se faire en SDR, mais l’émission nécessite une radio utilisant l’audio, ce qui est peu fiable
Un I/Q complet serait idéal, mais de simples données FM suffiraient déjà
C’est une vraie question : j’aimerais que les personnes qui ont voté contre m’expliquent où je me trompe
Côté émission, c’est FM uniquement
La page produit liée en haut de l’article met en avant le chiffrement vocal comme fonctionnalité ; ce n’est pas toujours clairement illégal sur les bandes radioamateurs américaines ?
Ou bien cela désigne simplement le CTCSS/DCS ?
Le CTCSS/DCS n’est ni du chiffrement ni du brouillage, seulement une méthode de signalisation dans la bande
Même une radio qui ne le prend pas en charge peut entendre du CTCSS/DCS
J’espère que quelqu’un portera FT8 sur cet appareil
Pour l’instant, il faut un téléphone ou un PC pour émettre et recevoir en FT8
FT8 utilise la SSB, et cet appareil ne sait pas faire de SSB
Faire du FT8 en FM serait du gâchis, à la fois en bande passante et pour les caractéristiques de signaux faibles
FT8 se pratique généralement en HF, où il y a de la propagation longue distance, et où l’important est d’extraire de très faibles signaux
Certaines personnes font aussi du FT8 en VHF, mais elles utilisent des radios capables de SSB
Il est aussi très probable que cette radio n’ait pas la puissance de calcul nécessaire pour traiter FT8
Dans mon cas, même un Raspberry Pi 3 avait du mal
Et une grande partie de FT8 consiste aussi à choisir quoi envoyer et à qui répondre, ce qui nécessite un bon écran
D’après l’article, le CPU et la mémoire flash disponible sont très limités
J’ai aussi commencé à fabriquer un peu de matériel pour les modes numériques, et celui-ci pourrait devenir un frontal moins cher, ainsi qu’un bon endroit où investir dans des filtres
Dans la fiche technique, j’ai remarqué un scrambler qui ne devrait a priori pas se trouver dans un poste radioamateur
En réalité, je ne sais pas s’il s’agit de quelque chose comme DTS/CTCSS plutôt que de chiffrement, mais le manuel utilisateur emploie le mot encryption, et c’est peut-être aussi un problème de traduction
Je me demande ce qu’est exactement cette fonction, et si quelqu’un qui possède l’appareil le sait plus clairement
Conceptuellement, cela consiste à inverser le spectre du signal en bande de base autour d’une fréquence convenue, c’est-à-dire la clé, ce qui rend la voix obtenue difficile à comprendre
L’UV-K5 ne permet de choisir qu’une seule fréquence de clé
Les méthodes plus sophistiquées utilisent des choses comme des codes tournants ou du saut de fréquence
C’est distinct du CTCSS/DCS pris en charge par cette radio, et ce n’est pas non plus une manière de masquer le sens
Sur les fréquences radioamateur, il est interdit de masquer le sens, donc oui, c’est illégal
Je pense que cela pourrait être légal en FRS, mais cette radio n’a pas reçu d’homologation de type pour le FRS, donc à strictement parler ce serait illégal aussi
Cela dit, beaucoup de gens ne se soucient pas vraiment de l’homologation de type FRS
En conclusion, il n’y a aucun usage totalement légal de cette fonction sur cette radio
[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Voice_inversion
De toute façon, les règles sont pratiquement impossibles à faire respecter, et il n’y a pas vraiment d’inconvénient concret
Je suis moi-même radioamateur, mais beaucoup de radioamateurs surréagissent parce qu’ils imaginent que des entreprises vont soudainement se mettre à utiliser les bandes amateurs comme bon leur semble
En pratique, il suffirait d’appliquer la règle existante imposant de s’identifier périodiquement en clair, puis de laisser les gens transmettre ce qu’ils veulent
Déjà, bon nombre des modes numériques courants reposent sur des vocodeurs propriétaires et ne peuvent pas être décodés sans efforts importants, donc l’arrivée du chiffrement ne changerait pas grand-chose
C’est maintenant au tour des radioamateurs en colère d’entrer en scène
Le CPU n’est pas assez puissant pour implémenter un véritable chiffrement AES, et la fiche technique ne mentionne pas non plus de module de chiffrement matériel
Il pourrait s’agir d’un scrambler par inversion, qui n’est pas difficile à implémenter en logiciel, et quelqu’un pourrait le faire même si ce n’est pas présent dans le firmware de base
Mais l’utilité des scramblers est aujourd’hui limitée
Ils servent surtout à agacer les autres, et ils sont très faciles à neutraliser
Ce ne serait pas non plus la première fois qu’une radio amateur chinoise comporte une fonction de chiffrement non documentée
La FCC semble ne s’en soucier que lorsque des gens causent des nuisances au point d’attirer l’attention
Il dit qu’il s’agit d’un scrambler basique
Il est difficile d’imaginer qu’une radio à 30 dollars embarque une puce assez puissante pour faire du vrai chiffrement en temps réel