داده‌های خام ۱۴ بیتی با نرخ ۳۲۰ Msps؛ این همان قابلیتی است که مخزن w1700k-sdr در ۱۲ اکتبر ۲۰۲۶ از آن پرده برداشت. این پروژه با دور زدن تمام محدودیت‌های سازنده، یک روتر Wi-Fi 7 مدل Gemtek W1700K را به یک گیرنده نرم‌افزاری (SDR) پهن‌باند تبدیل می‌کند.
بیشتر روترهای مصرفی توسط سفت‌افزارهای انحصاری قفل شده‌اند که رادیو را به کانال‌های خاص Wi-Fi محدود می‌کند. برای علاقه‌مندان و پژوهشگران امنیتی، این محدودیت مانند یک دیوار است. پروژه w1700k-sdr این دیوار را می‌شکند و با سخت‌افزار روتر نه به عنوان یک دستگاه شبکه، بلکه به عنوان یک ابزار خام RF برخورد می‌کند.
بستر سخت‌افزاری
این سیستم بر پایه رادیو MediaTek MT7996 و تراشه Airoha AN7581 بنا شده است. طبق مستندات پروژه در گیت‌هاب، توسعه‌دهندگان سفت‌افزار (Firmware) — شبیه به سیستم‌عامل بسیار ساده‌ای که مستقیماً سخت‌افزار را کنترل می‌کند — را از صفر بازنویسی کرده‌اند. آن‌ها با حذف کامل کدهای مدیاتک، حتی بخش‌های ROM را وصله کردند و کدهای Bring-up رادیو را نوشتند تا کنترل کامل سخت‌افزار را به دست بگیرند.
این سفت‌افزار سفارشی، رادیو را از حالت خاموش کامل (Cold Power-on) فعال می‌کند. توسعه‌دهندگان برای دستیابی به این هدف، ثبات‌های کالیبراسیون و مقداردهی اولیه مدیاتک را رجیستر به رجیستر با بررسی ردپای (Trace) سفت‌افزار اصلی رمزگشایی کردند. همان‌طور که در تحلیل‌های پیشین ما درباره‌ی امنیت سخت‌افزارهای بسته اشاره کردیم، این سطح از مهندسی معکوس، کنترل مستقیم رادیو را از طریق یک پورت 10 GbE در محیط لینوکس ممکن می‌سازد.
مشخصات فنی
بر اساس مستندات فنی پروژه، ویژگی‌های این گیرنده عبارت است از:
- نرخ نمونه‌برداری: پشتیبانی از ۴۰، ۸۰، ۱۶۰ یا ۳۲۰ Msps از داده‌های مختلط IQ ۱۴ بیتی. در باند ۲، نرخ ۶۴۰/۲ (هر نمونه در میان از ۶۴۰ Msps) نیز پشتیبانی می‌شود که تا ±۱۵۵ مگاهرتز تخت است، هرچند سیگنال‌هایی که ۱۶۰ تا ۳۲۰ مگاهرتز فاصله دارند، دچار تاشدگی (Fold-in) می‌شوند.
- باندهای فرکانسی: پوشش باندهای ۲.۴ گیگاهرتز (از طریق MT7976)، ۵ گیگاهرتز و ۶ گیگاهرتز (از طریق دو عدد MT7977). تغییر باند تنها با یک دستور ساده نوشتن در رجیستر در حین جریان داده انجام می‌شود.
- دقت تنظیم: نوسان‌ساز محلی (LO) می‌تواند روی هر هرتزی که سنتزور پشتیبانی می‌کند قفل شود. محدوده‌های واحد A شامل ۲.۰۸۱ تا ۲.۷۴۸، ۴.۶۴۷ تا ۷.۵۰۹ و ۴.۷۰۷ تا ۷.۵۷۶ گیگاهرتز است. گام‌های تغییر فرکانس در باند ۲.۴ گیگاهرتز تا ۲.۹۸ هرتز و در سایر موارد بین ۱۱.۹ تا ۱۴.۳ هرتز دقت دارند.
- انتقال داده: استفاده از یک حلقه ۱ گیگابایتی در حافظه DRAM تراشه. هسته لینوکس هر قطعه ۸ کیلوبایتی را به صورت یک دیتاگرام UDP بدون کپی (zero-copy) از طریق پورت 10 GbE ارسال می‌کند.
- بخش ورودی: دارای کنترل خودکار بهره (AGC) یا تنظیم دستی بهره LNA و Baseband با فیلتر آنالوگی که محدوده ۲۰ تا ۳۲۰ مگاهرتز را پوشش می‌دهد.
برای مدیریت این حجم عظیم از داده، سیستم از یک مکانیزم بسته‌بندی بدون اتلاف استفاده می‌کند. در نرخ ۳۲۰ Msps، هسته‌های رادیو جفت‌نمونه‌ها را به ۲۸ بیت فشرده می‌کنند تا با پهنای باند ۹.۷۵ گیگابیت بر ثانیه پورت 10 GbE سازگار شوند.
در سمت میزبان، ابزار w1700k-stream داده‌ها را دریافت کرده و از طریق حافظه مشترک (به صورت complex int16 با تگ‌های فاصله یا gap-tagged) در اختیار هر مصرف‌کننده‌ای در میزبان قرار می‌دهد. سپس یک گیرنده تخصصی، این داده‌ها را به یک رابط کاربری تحت وب برای نمایش زنده طیف فرکانسی و آبشاری (Waterfall) می‌فرستد.
معماری نرم‌افزاری
پشته نرم‌افزاری شامل یک U-Boot سفارشی و هسته لینوکس ۶.۱۸ با وصله‌های خاص برد است. تراشه SoC یک سیستم فایل BusyBox فقط-خواندنی (Read-only) را اجرا می‌کند. ساختار مخزن پروژه به شرح زیر است:
platform/: شامل U-Boot و هسته لینوکس ۶.۱۸.kernel/w1700k_sdr/: درایور MT7996 برای مدیریت حلقه DMA، خروجی 10 GbE و صندوقچه دستورات (Command Mailbox).firmware/: سفت‌افزار سفارشی MT7996 شامل وصله ROM، بخش WM (برای فعال‌سازی رادیو و کنترل RF) و بخش WA (برای بسته‌بندی داده‌ها).host/: سرور کنترل، ابزارw1700k-streamبرای تصحیح roll-off و رابط وبw1700k-spectrum.
کاربران می‌توانند بهره، فیلترها و تنظیمات فرکانسی را مستقیماً از طریق وب یا خط فرمان تغییر دهند. همچنین قابلیت «تخت‌سازی» (flatten) برای تصحیح خطاهای کاهش نمونه‌برداری (Decimation roll-off) در جریان داده تعبیه شده است تا نمای طیفی دقیق‌تری ارائه شود.
این پروژه این فرض را که برای داشتن یک SDR با پهنای باند بالا حتماً باید سخت‌افزارهای گران‌قیمت و تخصصی خرید، به چالش می‌کشد. با بازطراحی یک روتر تجاری، ابزاری ساخته شده که قادر به اجرای FFTهای ۲۶۲,۱۴۴ نقطه‌ای با سرعت ۱۰۰ فریم در ثانیه است و عملاً یک دستگاه شبکه را به یک تحلیل‌گر سیگنال آزمایشگاهی تبدیل می‌کند.
نصب و مخاطرات
این تغییرات تهاجمی هستند و سیستم‌عامل اصلی روتر را جایگزین می‌کنند. برای شروع به یک روتر W1700K، یک مبدل سریال USB ۳.۳ ولتی برای هدر کنسول، کابل اترنت برای پورت lan3 جهت نصب و یک کارت شبکه 10 GbE (مانند X710 با ماژول مسی SFP+) متصل به پورت wan نیاز دارید.
به نقل از توسعه‌دهندگان، چون سفت‌افزار سفارشی فقط حالت دریافت (Receive-only) دارد و مسیر ارسال را غیرفعال می‌کند، از جهش‌های پرقدرت رادیویی که در سفت‌افزار اصلی مدیاتک رایج است جلوگیری می‌شود. با این حال، توصیه می‌شود هنگام اتصال به تجهیزات حساس از تضعیف‌کننده‌ها استفاده کنید.
ریسک‌های سخت‌افزاری جدی وجود دارد. دسترسی به آدرس‌های مستند نشده MT7996 یا AN7581 می‌تواند باعث هنگ کردن تراشه یا قفل شدن رادیو شود تا زمانی که دستگاه دوباره روشن شود. همچنین، بازگرداندن روتر به حالت کارخانه نیازمند یک نویسنده NAND خام است که در این مخزن ارائه نشده است، هرچند ابزار init/install برای پشتیبان‌گیری، محتویات NAND را به میزبان کپی می‌کند.
گام بعدی شما
- بررسی مخزن w1700k-sdr در گیت‌هاب برای تحلیل کد بازنویسی شده سفت‌افزار.
- تهیه سخت‌افزار W1700K و کارت شبکه 10 GbE برای تست عملی دریافت سیگنال‌های پهن‌باند.
- مطالعه مستندات مربوط به تصحیح roll-off برای بهبود دقت تحلیل طیفی.
اما داستان سخت‌افزاری این تحول حتی شگفت‌انگیزتر است — به تحلیل ما درباره‌ی تراشه‌های Blackwell مراجعه کنید.
گفتگو