UV-K5, el radio portátil de banda amateur más hackeable hasta ahora
(spectrum.ieee.org)- El UV-K5 de Quansheng puede volver a escribir el firmware flasheado usando solo un cable de programación USB, por lo que se convirtió en un objetivo emblemático de modificación por software dentro de la comunidad de radioaficionados
- El UV-5R de Baofeng tenía el firmware en memoria de solo lectura, pero el UV-K5 permite incluso actualizar el firmware con el mismo cable usado para configurar canales, lo que cambia mucho la accesibilidad
- Las modificaciones suelen hacerse mediante parches al firmware oficial y deben trabajar dentro de restricciones como menos de 3 KB libres en 64 KB de flash, un procesador basado en ARM de 32 bits a 48 MHz y 8 KB de RAM
- Entre los casos reales de modificación hay un analizador de espectro gráfico, intercambio de mensajes de texto entre K5, mejoras en la recepción AM, cambio de la fuente del sistema y reemplazo de la imagen del mensaje de arranque
- Un parcheador/flasher web basado en Web Serial API facilitó la carga desde el navegador, pero por la posibilidad de abuso, como desbloquear restricciones para transmisiones ilegales, la radioafición todavía debe apoyarse en gran medida en un sistema de honor
Por qué llamó la atención el UV-K5
- El UV-K5 de Quansheng es un radio portátil de banda amateur lanzado en 2023 que atrajo interés cuando entusiastas de la radioafición empezaron a probar mejoras de software y funciones adicionales
- Aquí K5 se refiere originalmente tanto al UV-K5 como al nuevo modelo K5(8)
- El transceptor en sí está en un nivel “aceptable”, como el Baofeng UV-5R, pero la diferencia clave está en cómo se almacena el firmware
Una decisión de diseño distinta a la del Baofeng UV-5R
- El UV-5R de Baofeng fue un producto que sacudió el mercado de radios portátiles VHF/UHF de bajo costo en 2012
- En ese momento, los radios portátiles VHF/UHF más baratos costaban poco más de US$100, y el UV-5R se vendía a entre 1/4 y 1/3 de ese precio
- Hubo quejas sobre su desempeño técnico, pero los radioaficionados compraban varias unidades para dejarlas en el auto o en el trabajo
- El firmware del UV-5R estaba en memoria de solo lectura, mientras que el UV-K5 guarda el firmware en memoria flash
- El usuario puede reescribir la memoria flash del UV-K5 con el mismo cable de programación USB que usa para configurar canales predefinidos de frecuencia
- Este diseño abrió la posibilidad de modificaciones más allá de las funciones base ofrecidas por Quansheng, y si otros fabricantes de radios ampliaran el soporte a modificaciones, eso podría impulsar innovación en las bandas VHF/UHF
Cómo se modifica el firmware y cuáles son las limitaciones de hardware
- Quansheng ofrece una herramienta gratuita de instalación para cargar versiones oficiales del firmware
- Un radio actualizable genera un fuerte incentivo para usuarios que quieren hacer ingeniería inversa del firmware y el hardware, y escribir su propio código
- Actualmente, la mayoría de las modificaciones se hacen parchando el firmware oficial en lugar de reescribirlo por completo
- Las limitaciones de hardware son bastante estrictas
- El firmware oficial ocupa la mayor parte de los 64 KB de memoria flash, así que el código de modificación debe caber en menos de 3 KB de espacio disponible
- La CPU es un procesador basado en ARM de 32 bits a 48 MHz
- La RAM es de 8 KB
- Aun con esas restricciones, los resultados reales son impresionantes
Ejemplos reales de modificaciones
- Hay una modificación que instala un analizador de espectro gráfico relativamente sofisticado
- Permite ajustar el ancho de banda
- Permite configurar umbrales para sintonizar automáticamente picos detectados
- Permite indicar frecuencias que deben ignorarse
- Otra modificación permite intercambiar mensajes de texto entre unidades K5
- También hay una modificación que mejora la recepción de señales AM para escuchar con más claridad la banda aeronáutica
- También existen modificaciones ligeras
- Cambio de la fuente del sistema
- Reemplazo del mensaje de inicio por una imagen de line art elegida por el usuario
Parchador web y experiencia de instalación
- Un modder llamado whosmatt creó un parchador/flasher web para el K5
- El usuario puede elegir varias modificaciones desde un menú, y la herramienta combina las seleccionadas con el firmware oficial para generar una imagen personalizada lista para cargar
- Las combinaciones solo son posibles mientras no excedan la capacidad total de memoria
- En Chrome, Edge y Opera es posible actualizar directamente la memoria flash desde el navegador sin usar la herramienta de instalación de Quansheng
- Usa la Web Serial API integrada y el cable de programación USB
- El aviso indicaba soporte solo para Linux y Windows, pero también funciona en Mac
- La gestión de errores de Web Serial todavía tiene margen de mejora
- Cuando se usó un cable de programación USB inestable, la herramienta de instalación de Quansheng mostró un error de comunicación y detuvo la carga
- Web Serial falló silenciosamente y además hizo que todo el sistema operativo Windows se congelara
- También existen más modificaciones para el K5 que no están en el parcheador en línea de whosmatt, así como una cadena de herramientas basada en Python para usuarios que quieran crear sus propias modificaciones
Los riesgos de la apertura y la estructura de confianza en la radioafición
- Poder modificar libremente el transceptor K5 también abre la puerta a usos indebidos
- El firmware de Quansheng bloquea la transmisión en la banda aeronáutica para evitar interferencias ilegales y peligrosas
- Ese bloqueo puede quitarse con un parche
- Aun así, es probable que para que la señal de 5 W del K5 represente una amenaza importante haga falta un amplificador
- Los radioaficionados ya tienen, con o sin bloqueos en el firmware, la capacidad de comportarse mal si quieren
- Estos bloqueos son útiles para evitar abusos accidentales, pero mientras una señal problemática no dure lo suficiente como para triangular la ubicación del transmisor, la radioafición debe depender de un sistema de honor
- Ese principio también aplica a no interferir con la TV del vecino o no transmitir en frecuencias prohibidas
El futuro del procesamiento dentro del radio
- Hoy en día, muchos de los usos más interesantes de la radioafición tienen que ver con procesamiento digital
- Ese procesamiento normalmente se hace en una computadora conectada al transceptor
- A medida que los controladores embebidos se vuelvan más potentes, el ecosistema de modificaciones del K5 muestra un futuro en el que más procesamiento ocurra dentro del propio radio
- Podría volverse posible agregar nuevas funciones como si fueran apps de smartphone, y se espera que los fabricantes adopten esa dirección
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
El firmware personalizado que la gente está haciendo para este radio realmente impresiona
El que uso ahora es el firmware hecho por egzumer, y hasta incluye un analizador de espectro
Eso sí, el radio en sí está al nivel esperable de un producto importado de 30 dólares: el frontend se sobrecarga con facilidad y los armónicos de transmisión quedan muy por fuera de los límites permitidos por la FCC
Aun así, tiene una relación precio-rendimiento brutal para iniciarse en la radioafición
Diría que la calidad de los radios chinos ha mejorado bastante en los últimos años, y los resultados de prueba del UV-K5 parecen estar dentro de los límites de la FCC
En la banda de 2 m hay margen de sobra, y en la de 70 cm simplemente está un poco más cerca del límite
Si transmites fuera de esas bandas, empeora mucho más, pero en primer lugar no fue diseñado para eso
Hay que tener cuidado con la medición de armónicos en este tipo de radios
Mucha gente intenta evaluarlos con SDR, pero entonces el frontend del SDR casi con certeza se sobrecarga, aparece toda clase de intermodulación y es fácil confundir eso con emisiones del radio
Ojalá la ARRL publicara más artículos de pruebas en QST
Los resultados de pruebas en línea seguramente también varían por diferencias entre unidades, pero parece que gran parte de la dispersión viene de que gente al azar en internet mide con configuraciones de prueba distintas
Y aun así tiene un FCC ID emitido a inicios de 2023
https://fcc.report/FCC-ID/XBPUV-K5
Al final compré uno
Está por debajo de mi límite de compra impulsiva para encender un hobby, así que espero no dejarlo abandonado mucho tiempo en la caja
Quiero abrirlo yo mismo y ver qué más se puede hacer con él
Ojalá más fabricantes abrieran el firmware de dispositivos así
Estaría bien que mantuvieran las protecciones básicas de seguridad de fábrica, pero dejando que el usuario pueda meter mano
Las cosas baratas y hackeables ayudan a despertar nuevo interés por la radio, y mejor todavía si se pueden manejar con herramientas ya conocidas como WebSerial
Lo hicieron reflasheable otra vez para poder distribuir nuevos blobs binarios cuando cambian los requisitos, y la gente empezó a hacer ingeniería inversa del firmware base para reescribirlo
Se parece más a Rockbox que a un radio realmente abierto
Ya tengo radios mejores, así que probablemente ni siquiera lo use para transmitir
Si andas interfiriendo GPS, la banda aérea o redes celulares, sí te puede caer un buen castigo, pero si no haces ruido y haces otros experimentos al azar, en realidad a nadie le importa
En AliExpress lo venden por 24 dólares canadienses con envío gratis
No entiendo cómo eso puede ser posible
Siento que solo los materiales ya deberían costar más; ojalá alguien pudiera explicar cómo cierran esas cuentas
Uno se encarga de la mayor parte de la cadena RF, y el otro de la pantalla y la entrada de botones
A escala de producción, es muy probable que ambos cuesten menos de 1 dólar por unidad
La mayoría del resto de componentes son pequeños pasivos de menos de 1 centavo cada uno, para filtrado y adaptación de impedancia
Desde el lado del desarrollo, hace falta habilidad para la selección de componentes y el empaquetado, pero por lo general la PCB principal está al nivel que una buena parte de los recién graduados de ingeniería eléctrica o electrónica podría diseñar
Si lo miras de cerca, la sofisticación está apenas unos cuantos niveles por encima de un juguete de Happy Meal, pero como nadie fabrica radios flexibles y de buena calidad, al final todo el mundo termina comprando esto para experimentar
Cosas como los precios de la electrónica de consumo de Apple, los microcontroladores de TI, los chips inalámbricos de Qualcomm/TI o los FPGA de Intel
La tecnología detrás es muy básica y existe desde hace más de 100 años
Incluso puedes hacer una radio AM con unos cuantos cables y un amplificador [1]
Claro, estos radios nuevos son algo más complejos que eso, pero hoy en día hasta un SoC básico es muy barato, y con economías de escala baja todavía más
Hasta hace no tanto, los radios de baja potencia eran juguetes para niños
[1]: https://www.wikihow.com/Create-a-Simple-AM-Radio
A veces hay gente que lo consigue todavía más barato
Compré uno en AliExpress por 20 dólares canadienses mucho antes de que la gente empezara a modificarlo tanto
El parlante solo funciona de forma intermitente, así que tengo que apretar la carcasa para que salga sonido; parece que tiene alguna soldadura floja o algo así
Contacté al vendedor, pero solo recibí evasivas interminables
En cualquier caso, aquí aplica cuidado comprador, y hay una razón por la que estas cosas son absurdamente baratas
Es prácticamente un HT de tienda de dólar
Lo que logra la comunidad es impresionante, pero sigo preguntándome por qué estos dispositivos hackeables usan siempre solo chips de baja potencia
Muchos productos del mercado son básicamente computadoras con E/S especializadas, pero la mayor parte del firmware y de los microcontroladores no aprovecha todo el potencial del resto del hardware
Da la impresión de que con apenas unos dólares más podrían agregar cientos de funciones, si quisieran
En el sitio web y en el manual se menciona cifrado de voz por scrambling en 10 grupos
No especifica qué hace realmente
Siempre me he preguntado qué haría falta para construir un sistema de comunicaciones cifradas realmente bueno con un dispositivo así
Aunque, según entiendo, transmitir con cifrado en radioafición probablemente sea ilegal
Si compras una licencia de la FCC, puedes usarlo en bandas comerciales, y las típicas bandas ISM de 2.4 GHz/5 GHz suelen poder usarse con bastante libertad
En la práctica, la FCC no es todopoderosa y además tiene recursos limitados, así que probablemente mucha gente abuse de esto sin consecuencias
Para que una persona se gane la ira de la FCC, normalmente tendría que volverse una verdadera molestia
A veces se oye de gente arrestada por usar bloqueadores ilegales de celulares, pero no recuerdo haber oído de alguien atrapado por usar cifrado
Para que esto se empiece a perseguir en serio, haría falta un punto de inflexión como el cambio que los drones baratos trajeron a la aviación RC
Me refiero al momento en que hardware muy capaz se vuelve extremadamente barato y fácil de conseguir incluso para gente que no conoce el hobby
La comunidad de aeronaves RC tenía una barrera de entrada alta, así que para participar casi forzosamente tenías que entrar en contacto con la comunidad, y durante décadas eso funcionó prácticamente como autorregulación
Los drones cambiaron eso y la FAA tuvo que intervenir para regular
Creo que los radios chinos baratos se están acercando a ese punto
Aun así, incluso un Baofeng requiere programación y aprendizaje autodidacta
Dispositivos como el Flipper Zero son mucho más dañinos
Porque, aunque sus funciones sean limitadas, hacen muy fácil causar molestias de una forma que al usuario le cuesta ignorar
Parece solo cuestión de tiempo para que aparezca en Amazon un radio barato que lo haga todo por ti y permita que alguien ajeno al hobby haga desastres
Si imaginas algo con las capacidades de un HackRF pero tan fácil de usar como un iPhone, ahí es cuando empiezan los problemas
Técnicamente quizá no sea cifrado, pero la frontera es difusa
https://github.com/kamilsss655/ESPRI?tab=readme-ov-file
Busqué la hoja de datos del BK4819[1], que es el núcleo de este equipo, y parece que tiene salida I/Q del lado de recepción, y que internamente también podría haber entrada I/Q del lado de transmisión
Así que es un SDR y no parece estar limitado solo a FM
La baja potencia probablemente lo limitaría a comunicaciones de línea de vista, pero parece una base interesante con la que trabajar
[1] https://touchardinforeseau.servehttp.com/f4kmn/f4kmn/FRANCAI...
Algo con un puerto USB-C de un lado y un conector de antena del otro
Hay muchas cosas interesantes que se pueden hacer en VHF/UHF con un radio conectado a la computadora
Un buen ejemplo serían un repetidor APRS o datos por paquetes
La recepción puede hacerse con SDR, pero para transmitir hace falta un radio que use audio, y eso es inestable
Sería ideal tener I/Q completo, pero incluso solo datos FM estaría bien
Lo pregunto en serio; me gustaría que quienes me dieron voto negativo explicaran en qué estoy equivocado
La transmisión es solo FM
La página del producto enlazada arriba del artículo promociona el cifrado de voz como función, pero ¿eso no sigue siendo claramente ilegal en las bandas de radioafición de Estados Unidos?
¿O solo se refiere a CTCSS/DCS?
CTCSS/DCS no es cifrado ni scrambling, solo es un esquema de señalización dentro de la banda
Incluso radios que no lo soportan pueden escuchar CTCSS/DCS
Espero que alguien porte FT8 a este dispositivo
Ahora mismo para transmitir y recibir FT8 hace falta un teléfono o una PC
FT8 usa SSB, y este dispositivo no puede hacer SSB
Hacer FT8 por FM desperdicia tanto ancho de banda como las características de señal débil
FT8 normalmente se usa en HF, donde hay propagación a larga distancia, y es importante poder extraer señales muy pequeñas
Hay gente que usa FT8 en VHF, pero usan radios capaces de SSB
Este radio probablemente tampoco tenga la capacidad de cómputo para procesar FT8
En mi caso, hasta una Raspberry Pi 3 iba justa
Además, gran parte de FT8 consiste en elegir qué enviar y a quién responder, así que también hace falta una buena pantalla
Según el artículo, el CPU y la memoria flash disponible son muy limitados
Apenas estoy empezando a hacer algo de hardware para modos digitales, y esto podría ser una inversión útil en un frontend y filtros más baratos
En la hoja de especificaciones llamó la atención un scrambler que parece algo que no debería estar en un radioaficionado portátil
No está claro si en realidad se refiere a algo como DTS/CTCSS en vez de cifrado, pero en el manual de usuario aparece la palabra encryption y también podría ser un problema de traducción
Me da curiosidad qué es exactamente esta función y si alguien con el equipo en mano lo tiene más claro
Conceptualmente, funciona invirtiendo el espectro de la señal de banda base alrededor de una frecuencia acordada, es decir, la clave, y el resultado es una voz difícil de entender
El UV-K5 solo permite seleccionar una única frecuencia de clave
Los métodos más ingeniosos usan cosas como código rodante o salto de frecuencia
Esto es aparte del CTCSS/DCS que soporta este radio, y tampoco oculta el significado
Es cierto que en las frecuencias de radioaficionado sigue siendo ilegal, porque no se permite ocultar el contenido
Creo que en FRS podría ser legal, pero como este radio no tiene certificación de tipo para FRS, estrictamente hablando eso también sería ilegal
Aun así, hay mucha gente a la que la certificación de tipo para FRS no le importa demasiado
En conclusión, no hay un uso completamente legal para esta función en este radio
[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Voice_inversion
De todos modos, las reglas son prácticamente imposibles de hacer cumplir y en la práctica no hay una desventaja real
Yo también soy radioaficionado, pero muchos radioaficionados reaccionan de más pensando que las empresas de repente van a empezar a usar las bandas de aficionados como se les antoje
En la práctica, bastaría con hacer cumplir la regla existente de identificarse periódicamente en texto claro y después dejar que transmitan lo que quieran
Ya muchas modalidades digitales comunes dependen de vocoders propietarios y no se pueden decodificar sin un esfuerzo considerable, así que la llegada del cifrado tampoco cambiaría demasiado
Ahora es cuando van a aparecer los radioaficionados enojados
El CPU no parece lo bastante potente como para implementar cifrado AES real, y la hoja de datos tampoco menciona ningún módulo criptográfico por hardware
También podría ser un scrambler por inversión, que no es difícil de implementar por software y alguien podría añadirlo aunque no venga en el firmware base
Pero hoy en día la utilidad de un scrambler es limitada
Más que nada sirve para fastidiar a otros, y además es muy fácil de neutralizar
Tampoco sería la primera vez que un radioaficionado chino trae una función de cifrado no documentada
Parece que a la FCC solo le importa cuando la gente molesta a otros y llama la atención
Dice que es un scrambler básico
Cuesta creer que un radio de 30 dólares lleve un chip lo bastante potente como para hacer cifrado formal en tiempo real