HackRF est un périphérique de radio logicielle (SDR) qui peut être utilisé pour une variété d’applications liées à la radio, telles que l’analyse des protocoles sans fil, la conception d’antennes, et même la création de réseaux sans fil personnalisés. Il a été développé par Michael Ossmann et son équipe chez Great Scott Gadgets et a été lancé en 2013.
Le matériel HackRF se compose d’un circuit imprimé avec un port USB pour l’alimentation et le transfert de données, d’un convertisseur numérique-analogique (CNA) et d’un convertisseur analogique-numérique (CAN) pour le traitement du signal, ainsi que d’un circuit intégré programmable (FPGA) pour le traitement des données. Il peut être utilisé avec une variété de logiciels open-source pour effectuer différentes tâches liées à la radio.
HackRF caractéristiques et spécifications techniques :
Plage de fréquences : de 1 MHz à 6 GHz
Bande passante : jusqu’à 20 MHz
Résolution d’échantillonnage : jusqu’à 8 bits
Puissance de sortie : jusqu’à 30 dBm (1 à 30 mW)
Portée de réception : jusqu’à plusieurs kilomètres (selon les conditions)
Connectivité : USB 2.0
Formats de fichier pris en charge : I/Q, WAV, et autres formats audio et vidéo
Prise en charge de plusieurs plates-formes : Windows, Linux, Mac OS X, Android, Raspberry Pi, et autres.
Le HackRF peut être utilisé pour une variété d’applications, y compris la réception et la transmission de signaux radio, la surveillance et l’analyse des protocoles sans fil, la génération de signaux radio personnalisés, et la conception et la validation d’antennes. Il est largement utilisé par les professionnels de la sécurité, les chercheurs en sécurité informatique, les ingénieurs RF et les amateurs de radio.
Voici quelques exemples d’utilisation :
Analyse des protocoles sans fil : le HackRF peut être utilisé pour analyser les protocoles sans fil tels que le WiFi, le Bluetooth, le Zigbee, le GSM, le RFID et d’autres. Il peut enregistrer les signaux, les démoduler et les décoder pour comprendre comment les protocoles sans fil fonctionnent et comment ils peuvent être sécurisés.
Développement d’antennes : le HackRF peut être utilisé pour tester et optimiser les antennes. Il peut être utilisé pour mesurer la réponse en fréquence d’une antenne, pour tracer des motifs de rayonnement et pour comparer différentes antennes.
Création de réseaux sans fil personnalisés : le HackRF peut être utilisé pour créer des réseaux sans fil personnalisés en utilisant des protocoles tels que le Zigbee, le Bluetooth Low Energy (BLE), ou d’autres protocoles sans fil. Il peut également être utilisé pour capturer et analyser les paquets de données envoyés par ces réseaux.
Surveillance des signaux radio : le HackRF peut être utilisé pour surveiller les signaux radio, y compris les signaux de radiodiffusion, les signaux de la police et des pompiers, les signaux de satellites, les signaux de drones et d’autres. Il peut être utilisé pour capturer les signaux, les enregistrer, les démoduler et les décoder.
Création de logiciels radio personnalisés : le HackRF peut être utilisé pour créer des logiciels radio personnalisés en utilisant des bibliothèques open-source telles que GNU Radio. Il permet aux utilisateurs de définir et de manipuler des signaux radio, de créer des filtres, des modulateurs et des démodulateurs personnalisés, et d’explorer de nouvelles idées en matière de traitement du signal.
Détection de brouillage : le HackRF peut être utilisé pour détecter les signaux de brouillage et pour comprendre comment ces signaux peuvent affecter les réseaux sans fil.
Tests de conformité : le HackRF peut être utilisé pour tester la conformité des dispositifs sans fil avec les normes réglementaires. Il peut être utilisé pour évaluer la qualité des émissions radio, la puissance de transmission, les niveaux d’harmoniques, et d’autres paramètres.
Radioastronomie amateur : le HackRF peut être utilisé pour des projets de radioastronomie amateur, tels que la détection de signaux d’origine cosmique et la mesure des propriétés des galaxies et des étoiles.
Développement de projets IoT : le HackRF peut être utilisé pour le développement de projets IoT (Internet des objets), tels que des dispositifs de surveillance environnementale ou des systèmes de domotique.
Enseignement : le HackRF peut être utilisé comme outil d’enseignement pour les étudiants en génie électrique, en informatique, en physique et en radioamateurisme. Il peut être utilisé pour montrer comment les signaux radio sont générés, comment ils sont modulés et démodulés, et comment ils peuvent être analysés.
Outil extrêmement polyvalent qui peut être utilisé pour une variété de tâches liées à la radio. Il offre une grande flexibilité et une grande puissance de traitement grâce à ses capacités de programmation logicielle, ce qui en fait un choix populaire pour les professionnels de la sécurité, les chercheurs en sécurité informatique, les ingénieurs RF et les amateurs de radio.
Connectique du HackRF :
Le HackRF dispose de plusieurs connecteurs pour se connecter à des antennes, des périphériques et d’autres équipements. Voici une liste des principaux connecteurs utilisés sur le HackRF :
SMA : Le connecteur SMA (SubMiniature version A) est utilisé pour connecter une antenne externe au HackRF. Il est également utilisé pour connecter un câble RF coaxial à haute fréquence pour la transmission de signaux.
USB : Le HackRF est alimenté et contrôlé via un port USB. Le port USB permet également de transférer des données entre le HackRF et un ordinateur.
GPIO : Le HackRF dispose d’un port GPIO (General Purpose Input/Output) pour connecter des périphériques externes tels que des capteurs ou des relais.
JTAG : Le connecteur JTAG (Joint Test Action Group) est utilisé pour programmer le microcontrôleur du HackRF. Il peut également être utilisé pour déboguer et tester le microcontrôleur.
CC1111EMK USB Dongle : Le HackRF dispose d’un connecteur pour le module CC1111EMK USB Dongle, qui peut être utilisé pour créer des réseaux sans fil personnalisés.
Le HackRF dispose d’un certain nombre de broches (pins) qui sont utilisées pour connecter des périphériques externes et pour interagir avec le microcontrôleur. Voici les principaux brochages (pinout) du HackRF :
P4 : Cette broche est utilisée pour connecter un câble USB à haute vitesse pour la transmission de données entre le HackRF et un ordinateur.
J4 : Cette broche est utilisée pour le contrôle et la communication série avec le microcontrôleur du HackRF.
J3 : Cette broche est utilisée pour le contrôle et la communication SPI (Serial Peripheral Interface) avec les composants périphériques du HackRF, tels que les convertisseurs de signal analogique-numérique (ADC) et numérique-analogique (DAC).
J1 : Cette broche est utilisée pour la connexion d’une antenne externe à l’entrée RF du HackRF.
J2 : Cette broche est utilisée pour la sortie RF du HackRF.
GPIO : Le HackRF dispose de plusieurs broches GPIO (General Purpose Input/Output) pour la connexion de périphériques externes tels que des capteurs ou des relais.
Le brochage (pinout) du HackRF comprend des broches pour la connexion USB, la communication série et SPI avec le microcontrôleur, la connexion d’antennes et la sortie RF, ainsi que des broches GPIO pour la connexion de périphériques externes.
Liste des composants principaux du HackRF :
Microcontrôleur : Le HackRF est équipé d’un microcontrôleur ARM Cortex-M4 qui gère la communication et la synchronisation des différents composants du HackRF.
Convertisseurs de signal analogique-numérique (ADC) et numérique-analogique (DAC) : Le HackRF utilise deux convertisseurs de signal pour numériser les signaux RF entrants et sortants. Ces convertisseurs sont de type 8 bits et peuvent numériser les signaux jusqu’à 20 MHz.
Amplificateur de puissance : Le HackRF dispose d’un amplificateur de puissance de type PA (Power Amplifier) qui peut augmenter la puissance de sortie RF jusqu’à environ 10 mW.
Filtres : Le HackRF utilise des filtres RF pour éliminer les signaux indésirables et améliorer la qualité du signal.
Oscillateur local : Le HackRF est équipé d’un oscillateur local (LO) qui est utilisé pour générer les signaux RF à transmettre.
Le microcontrôleur utilisé dans le HackRF est un ARM Cortex-M4, qui est un processeur 32 bits hautes performances développé par la société ARM Holdings. Voici quelques-unes de ses caractéristiques principales :
Architecture 32 bits : Le Cortex-M4 utilise une architecture 32 bits, ce qui lui permet de traiter des données plus rapidement et plus efficacement que les processeurs 8 ou 16 bits.
Cadencement élevé : Le Cortex-M4 est capable de fonctionner à des fréquences d’horloge élevées allant jusqu’à 180 MHz, ce qui lui permet de traiter les signaux RF avec une grande rapidité.
Unité en virgule flottante (FPU) : Le Cortex-M4 est équipé d’une unité en virgule flottante (FPU) qui peut effectuer des opérations mathématiques plus rapidement et plus précisément que les processeurs qui n’en ont pas.
Support de la mémoire flash et de la RAM : Le Cortex-M4 peut accéder à une mémoire flash et une RAM pour stocker des programmes et des données.
Support de la communication série : Le Cortex-M4 peut communiquer avec d’autres périphériques via des interfaces série telles que l’UART, le SPI et le I2C.
Faible consommation d’énergie : Le Cortex-M4 a été conçu pour une faible consommation d’énergie, ce qui le rend idéal pour les applications mobiles et les périphériques alimentés par batterie.
Le microcontrôleur ARM Cortex-M4 utilisé dans le HackRF est un processeur hautes performances avec une architecture 32 bits, un cadencement élevé, une unité en virgule flottante, un support de la mémoire flash et de la RAM, une communication série, et une faible consommation d’énergie. Il gère la communication et la synchronisation des différents composants du HackRF pour permettre la réception et la transmission de signaux RF.
Avantages et inconvénients du HackRF :
Avantages :
Polyvalence : le HackRF est un outil très polyvalent qui peut être utilisé pour une grande variété d’applications, notamment la radio logicielle (SDR), la recherche en sécurité sans fil, la radioamateur, la télémétrie, etc.
Large plage de fréquences : le HackRF est capable de couvrir une plage de fréquences très large allant de 1 MHz à 6 GHz, ce qui lui permet de recevoir et de transmettre des signaux sur une grande variété de bandes de fréquences.
Bonne qualité de signal : Le HackRF dispose de convertisseurs ADC et DAC de 8 bits, qui peuvent numériser les signaux avec une grande précision et fournir une qualité de signal élevée.
Logiciel open-source : le HackRF est supporté par une communauté active d’utilisateurs et de développeurs open-source qui ont créé de nombreux outils et bibliothèques pour faciliter son utilisation.
Prix abordable : Le HackRF est relativement abordable par rapport à d’autres outils similaires sur le marché, ce qui le rend accessible à un plus grand nombre d’utilisateurs.
Inconvénients :
Puissance de sortie limitée : la puissance de sortie du HackRF est limitée à environ 10 mW, ce qui peut être insuffisant pour certaines applications nécessitant une puissance de sortie plus élevée.
Sensibilité limitée : la sensibilité du HackRF peut être limitée dans certains environnements avec des signaux RF faibles ou dans des situations où l’antenne n’est pas bien adaptée.
Stabilité de l’horloge limitée : le HackRF utilise un oscillateur local interne pour générer les signaux RF, qui peut avoir une stabilité limitée en raison des variations de température et de tension.
Besoin de compétences techniques : L’utilisation du HackRF nécessite une certaine connaissance technique en matière de radio logicielle, de programmation, de traitement du signal, etc.
Le HackRF est un outil polyvalent et abordable avec une large gamme de fréquences et une bonne qualité de signal, mais il peut avoir des limites en termes de puissance de sortie, de sensibilité, de stabilité de l’horloge et nécessite des compétences techniques pour son utilisation.