米米的博客

近期，笔者接到了维修一台屏幕完全碎裂的 iPad 的请求。根据机主描述，这台 iPad 在多年前由于从高处跌落，外屏完全损坏，无法开机，因此长期没有使用。但是里面有一些重要的照片，希望能够取出来。

经过检查，这台 iPad 型号为 iPad Mini 1（A1432 版本）。机器状况确实非常不理想，不仅屏幕碎裂，后壳也有明显的变形。只能祈祷主板没有受损，不然就超出笔者的维修能力了。

这一代 iPad 的外屏是通过胶水粘合的，正常的拆卸方法是加热后将屏幕揭开，但由于外屏已经完全脱落，这一步骤甚至可以省略。进一步拆卸可以参考 iFixit 发布的指南，并不麻烦，主要就是拧螺丝和拆排线，谨慎操作即可，避免损坏一些脆弱的部件。经过拆卸，这台机器的主板外观还比较完好，变形也比较轻微，看上去还能抢救一下。但是，除了主板外，其它很多硬件都存在不同程度的受损。

相比于单独购买屏幕、电池等配件进行替换，更方便的方法是直接买一台好的 iPad，来一手借尸还魂，把坏机器的主板挪过去。在闲鱼上，同款的 iPad Mini 1 已经是白菜价格，外观成色完美的也就大几十块钱，因此这个方案是经济可行的。

硬件维修的部分还算顺利，经过拆机和更换硬件，这台 iPad Mini 1 终于能够正常开机了。

接下来才是真正有趣的部分：这台 iPad 设置了锁屏密码，但是由于多年没有开机，机主已经忘记了密码。如果要将其中的数据备份出来，就得想办法访问到 iPad 的文件系统了。如果设备在越狱后开启了 SSH 服务，我们可以通过 libimobiledevice 提供的 usbmuxd 转发端口，使用 SSH 连接来访问文件系统。但遗憾的是，经过简单的实验，这台 iPad 似乎并没有越狱，SSH 服务也没有启动，这条路行不通。

由于 iPad Mini 1 是非常古早的设备，想必是有很多现成的 n-day 漏洞可以利用。其中，最著名的就是 2019 年由 iOS 安全研究员 axi0mX 披露的 checkm8 漏洞（这个缩写类似 DotA2 中的 str8，8=eight 是读音的缩写，原意即为 checkmate）。checkm8 漏洞存在于 iOS 设备的 ROM 中，通过 USB 发送恶意的 Payload，可以实现任意代码执行，绕过设备的安全启动限制。这个漏洞影响了搭载 A5 到 A11 芯片的苹果设备，并且苹果无法通过软件更新来修复这个漏洞，非常适合我们的场景。不过，由于 checkm8 漏洞利用需要通过 USB 进行，目前针对 A5 芯片最成熟的方案是使用 Arduino USB Host Shield，这需要我们准备特殊的硬件。

CVE-2023-21537 是一个 Windows 消息队列（MSMQ）驱动程序 mqac.sys 中的漏洞。该漏洞于 2023 年 1 月披露，并已被微软修复。漏洞并没有公开的 PoC 程序，漏洞发现者只通过文章 Racing bugs in Windows kernel 透露了部分信息。笔者在其基础上深入分析了相关代码，成功地复现了此漏洞。本文就是对漏洞研究的总结。

漏洞复现环境搭建

由于此漏洞已经在较新的系统中被修复，复现漏洞需要在旧版本的系统中进行。笔者在 Hyper-V 虚拟机中安装了 Windows 10 21H1 版本，内部版本号为 19043.928。此外，由于消息队列是 Windows 的可选功能，需要在控制面板中手动启用。方法是：打开控制面板，选择「程序」，点击「启用或关闭 Windows 功能」，并开启「Microsoft 消息队列（MSMQ）服务器」。如下图所示。

之后，打开计算机管理，在侧栏中选择「服务和应用程序」，点开「消息队列」下面的「专用队列」，并右键新建专用队列。队列名称需要记下来，之后的 PoC 程序里面需要用到。完成后，情况如下图所示。

为了方便调试 PoC 程序，在虚拟机中还可以开启内核调试，这样就可以通过 Host 上的 WinDbg 给虚拟机的 Windows 内核下断点进行调试了。方法是开启管理员权限的 Powershell，执行如下命令

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bcdedit /debug on
bcdedit /dbgsettings net hostip:192.168.1.2 port:50001 key:1.2.3.4

把 hostip 换成 Host 的 ip 地址，port 和 key 可以修改。完成后，重启虚拟机，之后在 WinDbg 里面用这些参数就可以对虚拟机的内核进行 debug 了。

漏洞分析

根据漏洞发现者的文章，该漏洞的成因是 mqac.sys 中的 ACSendMessage 函数会两次读取一个来自用户的输入参数，第一次该参数用于控制数组长度，第二次则是在释放堆内存时，根据该长度进行释放。然而，这段逻辑并未考虑参数会被用户修改的可能，因而构成一个 Double fetch 漏洞，可能导致错误的内存被释放。

mqac.sys 提供了 IoControl 调用的处理函数，名称为 ACDeviceControl，该函数将会解析用户传入的参数，并调用不同的派发函数。通过逆向分析 ACDeviceControl 函数，发现当 IoControl 调用号为 0x19658107 且输出缓冲区的总长度为 0x2C0 时，它会进一步调用 ACSendMessage 这一派发函数。IDA 反编译得到的关键代码如下（省略了部分上下文）：

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__int64 __fastcall ACDeviceControl(struct _DEVICE_OBJECT *DeviceObject, struct _IRP *Irp)
{
  struct _IO_STACK_LOCATION *CurrentStackLocation Irp->Tail.Overlay.CurrentStackLocation;
  unsigned int LowPart = CurrentStackLocation->Parameters.Read.ByteOffset.LowPart;
  __int64 Length = CurrentStackLocation->Parameters.Read.Length;
  const struct CQueueBase *FsContext = CurrentStackLocation->FileObject->FsContext;
  NTSTATUS Information;
  // ...
  switch ( LowPart )
  {
    case 0x19658107u:
      if ( (_DWORD)Length == 704 )
      {
        Information = ACSendMessage(DeviceObject, Irp, Options, FsContext, (struct CACSendParameters *)UserBuffer);
        goto LABEL_246;
      }
      // ...
  }
  // ...
}

ACSendMessage 函数首先将用户态缓冲区复制到内核态栈上的缓冲区，之后，将执行核心的业务逻辑，调用 CQueue::PutNewPacket 来发送用户请求的数据，完成后再调用 ACFreeDeepCopyQueueFormat 进行堆内存的释放。此处便存在漏洞：进行内存释放操作传入的第二个参数直接读取自用户态缓冲区中。下面是 IDA 反编译得到的关键结果，参数 UserBuffer 就是指向用户缓冲区的指针。

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__int64 __fastcall ACSendMessage(
        struct _DEVICE_OBJECT *DeviceObject,
        struct _IRP *Irp,
        unsigned int Options,
        const struct CQueueBase *FsContext,
        struct CACSendParameters *UserBuffer)
{
  const struct BOID *v15;
  PVOID Contents[36];
  memset(Contents, 0, 0x118ui64);
  _DWORD *DeviceExtension = DeviceObject->DeviceExtension;
  int v9 = CQueueBase::Validate(FsContext);
  if ( v9 >= 0 )
  {
    if ( DeviceExtension[246] )
    {
      ACDeepProbeSendParams(DeviceObject, UserBuffer, (struct ACSendParametersPointerContents *)Contents);
      v15 = (const struct BOID *)*((_QWORD *)UserBuffer + 45);
    }
    // ...
    if ( Contents[23] )
      ACFreeDeepCopyQueueFormat((char *)Contents[23], *((_DWORD *)UserBuffer + 148));
    // ...
  }
  // ...
}

这样问题看上去就很明确了：我们首先获得指向 MQAC 虚拟设备的句柄，然后向其发送号码为 0x19658107 的 IoControl 调用，并通过调整参数使 ACFreeDeepCopyQueueFormat 函数能够执行。这又要满足 Contents[23] 不为零的约束条件。观察之后发现 Contents 先被初始化为了全 0，然后传入了 ACDeepProbeSendParams 这个函数里面，所以还要设法让这个函数帮我们修改 Contents[23]，才能触发漏洞。

内网穿透是一种反向代理技术，允许你从任何位置访问一台处于复杂网络环境中的机器。它的应用场景有很多，例如，你在家中使用树莓派作为 Home Assistant 家庭中枢，但家庭网络的网关没有公网 IP，那么在离开家时就无法控制家中的智能设备。而在配置内网穿透后，就可以随时随地通过代理服务器的公网 IP 连接到树莓派，从而访问 Home Assistant 的服务。

内网穿透的原理是，利用一个具有固定公网 IP 的主机做跳板，让两个客户端建立 P2P 连接；如果不成功，就通过跳板主机中转，将所有流量代理到内网中的主机上。为不同需求所设计的内网穿透解决方案有很多，例如 frp 和 Cloudflare Tunnel。frp 允许你将内网中主机的端口映射到公网的主机上，因此使用起来非常直接。而 frp 的缺点是主机和端口都需要单独配置，如果要用多台设备组网，会有些繁琐；此外，这些端口都会直接暴露在公网上，安全性较差。另一个方案 Cloudflare Tunnel，可以直接用 Cloudflare 的节点进行中转，是非常不错的选择，但缺点和 frp 类似，在多台设备需要互相访问时很麻烦。

经过实验，如果需要将不同网络环境中的多台设备都配置内网穿透，并能够互相访问，那么使用 ZeroTier 搭建虚拟局域网是一个不错的选择。下面笔者将会介绍具体的配置方法。

准备

首先，打开 ZeroTier 官网，注册账号，然后根据使用的设备系统下载客户端并安装。ZeroTier 安装完成后，将会创建一个虚拟网卡。

在 ZeroTier 客户端中，输入 Network ID 并选择加入，你的设备就将分配到一个 ZeroTier 虚拟网络的 IP 地址。将需要内网穿透进行联网的设备都安装好 ZeroTier 客户端，并加入同一个 Network ID 的网络，就可以通过分配的 IP 地址互相访问了。就是这么简单！

在文章 DIY 辉光管时钟中，笔者介绍了自己设计辉光管时钟数字逻辑部分的一些思路。除此之外，升压电路也是在驱动辉光管时必不可少的组件，但由于当时缺乏设计经验，所以没有研究这个问题，而是买了一个成品的基于 MC34063 的升压电路板。这个方案其实是有一些问题的，比如说需要 12V 输入电压才能工作，并且转换效率有待商榷。所以笔者决定自己设计一个升压电路，这样就可以完全掌握整个电路的设计。

当然，我还没有能力完全从零开始设计这样一个电路，得先参考一下现有的解决方案。目前市面上已有的方案，除了 MC34063，还有 MAX1771 和 LM3481 等。经过搜索，发现 OMNIXIE 出品的 NCH8200HV 非常满足我的需求。它的体积非常小巧，集成起来很方便，并且只需要 5V 输入就可以驱动。但是，OMNIXIE 为了保护版权，没有公开 NCH8200HV 的原理图，售卖的成品中两个 IC 和一个二极管上的丝印也被打磨掉了。通过肉眼识别，可以发现电路板上有一个型号为 TTRN-060S-054 的变压器，和阻值分别为 0.01 欧、499 千欧、69.8 千欧和 10 兆欧的贴片电阻。

结合这些信息，可以搜索得到一个开源的升压电路原理图：辉光管 5V-170V 升压测试模块原理图 PCB 工程文件。这个方案基于 MAX668 芯片和型号为 TPH1R403NL 的 MOS 管。其中，69.8 千欧和 10 兆欧的电阻是为了分压进行电压反馈，而 0.01 欧的电阻是电流采样电阻；499 千欧的电阻则是控制 MAX668 输出的 PWM 频率。通过观察 NCH8200HV 上一些关键元件的连接方式，可以判断出这个开源的原理图使用的是与之相同的拓扑：耦合电感式的 Boost 电路。

网盘是一种存储、备份、分享文件的便捷方式，在近十年得到了长足发展。许多公司都在自家产品的生态圈里加入了云存储的功能，例如苹果的 iCloud 和微软的 OneDrive，它们的侧重点是本地文件的备份和同步。而百度网盘和已经凉掉的 360 网盘，则注重于文件分享和离线下载。只可惜很多网盘服务商和迅雷这样的下载工具都有会员制度，并对非会员进行了下载限速，这对免费用户很不友好。那么，有没有办法集合这些网盘服务的优点呢？答案是存在的，那就是自行部署私有云服务。无论是一台树莓派，还是一个 VPS 主机，都可以轻松地搭建支持离线下载、方便进行同步和分享的私有云。

目前几种主流的私有云服务包括：Seafile，Pydio，ownCloud 和 Nextcloud。这些服务都各有特色。SeaFile 面向的是企业网盘，基于 Python 开发。Pydio 新推出的 Cells 由 Go 语言重写，提供面向团队的文件共享服务，但是在社区支持上有所欠缺。而 ownCloud 和 Nextcloud 则是基于 PHP 的开源项目，Nextcloud 是由原来的 ownCloud 团队成员独立出来开发的，它们有很多相似之处，但 Nextcloud 在许多方面都更胜一筹（例如移动端的支持）。
经过笔者自己的测试，不管是搭建个人使用还是团队协作用的私有云服务，Nextcloud 的功能基本上都可以击败其他的竞争对手。这篇文章也将主要介绍 Nextcloud，其它服务的搭建方式可以在它们各自的官网上找到。

安装 Nextcloud

笔者几年前安装过一次 Nextcloud，当时还需要手工配置 PHP 和 MySQL 的环境，步骤有些繁琐。现在，Nextcloud 已经提供了一键安装的 Docker 镜像，可以让我们在几分钟内搭建起一个 Nextcloud 服务。使用方法是，创建一个 docker-compose.yml 文件，并填入以下内容：

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version: '2'

volumes:
  nextcloud:
  db:

services:
  db:
    image: mariadb:10.6
    restart: always
    command: --transaction-isolation=READ-COMMITTED --log-bin=binlog --binlog-format=ROW
    volumes:
      - db:/var/lib/mysql
    environment:
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=
      - MYSQL_PASSWORD=
      - MYSQL_DATABASE=nextcloud
      - MYSQL_USER=nextcloud

  app:
    image: nextcloud
    restart: always
    ports:
      - 8080:80
    links:
      - db
    volumes:
      - nextcloud:/var/www/html
    environment:
      - MYSQL_PASSWORD=
      - MYSQL_DATABASE=nextcloud
      - MYSQL_USER=nextcloud
      - MYSQL_HOST=db

其中，需要设置 MYSQL_ROOT_PASSWORD 和两个相同的 MYSQL_PASSWORD，使 Nextcloud 可以连接数据库。然后，运行以下命令：

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docker-compose up -d

完成后，访问 http://localhost:8080 就可以看到 Nextcloud 的页面了。在初次登录时，需要设置管理员账号和密码，然后就可以开始使用了。

配置 Cloudflare Tunnel

如果服务器有公网 IP，那么配置好防火墙就可以直接访问 Nextcloud 了。但是，如果服务器没有公网 IP，那么就需要进行内网穿透。下文将介绍使用 Cloudflare 的 Tunnel 服务来实现内网穿透的方法。

首先，需要注册 Cloudflare 账号，并将域名托管在 Cloudflare 上。随后，在 Cloudflare 的控制面板中点击 Zero Trust，并在侧栏目录中选择 Access 下的 Tunnels。在这个页面中，就可以创建一个新的 Tunnel。在 Tunnel 的设置页面中，可以根据你的操作系统选择安装的命令。以 Debian 系为例，命令类似

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curl -L --output cloudflared.deb https://github.com/cloudflare/cloudflared/releases/latest/download/cloudflared-linux-amd64.deb
sudo dpkg -i cloudflared.deb
sudo cloudflared service install ...

完成后，就可以在 Public hostnames 面板中设置公网访问的域名了。将域名设置为你的一个子域名，并将添加的 Service 设置为 http://localhost:8080 即可。这样，我们就可以在外网访问 Nextcloud 了。