USB password generator in the form of a stick

Данное устройство, выполненное в виде USB флешки, предназначено для генерирования и ввода символьного пароля в персональный компьютер при подключении его в разъем USB. Другими словами, это своего рода электронный ключ, при подключении которого в разъем USB персонального компьютера, например при входе в Windows, автоматически вводится сохраненный пароль. Устройство по команде пользователя может сгенерировать произвольный пароль и сохранить его в энергонезависимой памяти.

Устройство очень простое и выполнено на микроконтроллере Atmel AVR ATtiny85, который, с помощью программного кода, эмулирует USB HID клавиатуру. Сгенерированный самим микроконтроллером и сохраненный в EEPROM микроконтроллера пароль передается при подключении устройства в USB разъем. Новый пароль генерируется после 4-х кратного нажатия на кнопку Caps Lock на штатной клавиатуре: 4 нажатия для запуска режима генерации и затем, одно нажатие клавишы Caps Lock для генерирования каждого символа пароля (длина пароля по умолчанию 10 символов).

Помимо микроконтроллера в схеме используется несколько пассивных компонентов, которые обязательны при реализации USB коммуникации на микроконтроллере.

Корпус устройства позаимствован от неисправного флеш-накопителя емкостью 512 МБайт. Коннектор USB был взят от обычного USB кабеля, он и остальные компоненты монтируются на макетную плату соответствующего размера.

The program of the microcontroller

Программное обеспечение для микроконтроллера написано с использованием библиотеки V-USB для AVR микроконтроллеров.

Устройство определяется компьютером как USB HID клавиатура. Для обеспечения коммуникации с устройством оно выполнено в виде Boot-совместимой клавиатуры, которая может получать статус светодиодов (в частности, для нашего случая Caps Lock) изменяемого компьютером. Описание HID позаимствовано с проекта карточки USB Business card (Frank Zhao). Также благодаря этому проекту был изучен и применен код для отправки статуса светодиодов в USB HID устройство (коротко, компьютер посылает 1 байтное сообщение – битовую маску состояния светодиодов).

Основные параметры, определяющие функционирование устройства, которые вы найдете в тексте исходного кода программы микроконтроллера (файл usbsconfig.h и HID-дискриптор):

• PASS_LENGTH – длина генерируемого пароля, определяется в начале программы;
• SEND_ENTER – значение может быть 1 или 0, определяет будет ли отправлена нашим устройством команда Enter после ввода сохраненного пароля;
• measuring_message and finish_message – содержат сообщения, которые будут отображаться при генерации/сохранении нового пароля;
• buildReport() – функция, вызываемая в основном цикле программы, для отправки символов пароля на ПК один за одним – функция преобразует символы в буфере messageBuffer в USB команды «на лету»;
• usbFunctionWrite() – функция осуществляет прием байта состояния светодиодов от ПК, она вызывает функцию caps_toggle() каждый раз при изменении статуса светодиода;
• generate_character() – функция используетсядля генерирования произвольного символа, и на данный момент используются буквы, дефис и символ подчеркивания;
• caps_toggle() – функция ведет подсчет нажатий кнопки Caps Lock (по изменению состояния светодиода Caps Lock) и осуществляет генерацию/сохранение пароля.

В разделе загрузок для пользователей доступен исходный код с подробными комментариями, принципиальная схема и make-файл для компиляции. Следует учитывать, что необходимо произвести настройку Fuse-битов микроконтроллера: CKSEL=0001, SUT=10 (младший байт E1) и установить BOD на уровень 2.7 В (старший байт DD).

Работа с генератором пароля наглядно продемонстрирована на видео:

Downloads

Исходные коды, схема, make-файл – download