М.2 для хакеров

Карты M.2 вы уже видели в современных ноутбуках. Если вы покупаете SSD сегодня, скорее всего, это M.2. Многие из наших ноутбуков содержат карты Wi-Fi M.2, карты WWAN, ориентированные на потребителя, теперь выпускаются в формате M.2, и время от времени мы видим карты M.2, которые бросают вызов нашим ожиданиям. В настоящее время использование M.2 — один из наиболее эффективных способов добавления новых функций в ваш ноутбук. Я обнаружил, что стандарт M.2 вполне доступен и легко взломан, и я хотел бы продемонстрировать это вам.

Если вы когда-либо искали в Интернете, пытаясь понять, что делает M.2 эффективным, вы, возможно, нашли одну из многих запутанных статей, которые просто расшифровывают данные из PDF-файла со спецификацией M.2 и заставляют все выглядеть более сложным, чем оно есть на самом деле. . Вместо этого давайте посмотрим на реальное использование M.2. Сегодня я покажу вам устройства M.2, с которыми вы столкнетесь в дикой природе, и научу вас всему, что вам нужно знать, чтобы ими пользоваться. Во второй части я покажу вам, как создавать собственные карты M.2 и устройства для приема карт!

Вы сможете по-настоящему оценить стандарт M.2, как только начнете его изучать, особенно если вы какое-то время работали с устройствами mPCIe. mPCIe — это то, что мы использовали все эти годы, и постепенно оно превратилось в смесь трудносовместимых распиновок. По мере того, как производители продумывали все виды устройств, которые они могли встроить, вы могли найти такие хаки, как расширения сосуществования mSATA и WWAN, а отсутствие стандартизации заметно в таких вещах, как модемы mPCIe WWAN, как только вам нужно что-то вроде UART или PCM. К счастью, спецификация M.2 учла все эти уроки.

Стандарт M.2 разработан с учетом реальных случаев использования и определяет как можно больше контактов, гарантируя возможность замены карт одного и того же назначения от разных производителей. Он разделен на различные ключи, каждый из которых служит определенной цели — например, ключи для хранения, WWAN, Wi-Fi и другие ключи. Каждый ключ определяет распиновку группы интерфейсов, таких как PCIe, USB 2.0 или 3.0, SATA, I2C, DisplayPort и т. д. Большинство из этих интерфейсов, естественно, весьма интересны хакеру.

Ни карта, ни сокет не обязаны поддерживать все интерфейсы, определенные в распиновке ключа, или какой-либо конкретный интерфейс. Это имеет смысл, если вы проектируете системы — многие определенные интерфейсы являются ситуативными или дорогостоящими. Однако, конечно, это может вызвать путаницу типа «входит, но не работает». Например, твердотельный накопитель SATA с ключом B+M не будет работать в некоторых разъемах M-key только для NVMe, а некоторые проприетарные стандарты, такие как CNVi, нарушают концепцию «любая карта Wi-Fi M.2 будет работать с вашим ноутбуком».

Однако в реальном использовании есть якоря, на которые вы можете положиться: если вы видите слот M-key, A-key или E-key, значит, у него есть PCIe, если вы видите слот B-ключа, A-key или E. -слот для ключей, есть USB 2.0; а если у вас под рукой есть схемы или несколько устройств M.2, вы можете быстро проверить совместимость любого конкретного слота. Также во всех ключах определены контакты I2C SDA и SCL, но подключены ли они вообще к чему-либо — это вероятность 50/50, очевидно, зависящая от фазы луны того дня, когда была разработана материнская плата вашего ноутбука.

Б+М? Стандарт M.2 позволяет комбинировать ключи на картах, позволяя карте вставляться в разъемы двух разных типов и повышая совместимость вашей карты. Вы увидите две комбинации — B+M и A+E, используемые для твердотельных накопителей и карт Wi-Fi соответственно, а распиновка клавиш B, M, A и E спроектирована с учетом возможности этих двух комбинаций. Вы теряете некоторые дополнительные функции, но такие важные функции, как PCIe, остаются доступными. Кстати, хотя может показаться, что вы можете вставить перевернутый твердотельный накопитель B+M, если приложите достаточно силы, или вставьте карту M-ключа в гнездо B-ключа, это не только не сработает, но и наоборот. полярность входного напряжения, и это может привести к пожарным последствиям. Даже с учетом этих нескольких сбоев, M.2 намного разумнее и мощнее, чем когда-либо мог быть mPCIe.

Несомненно, наиболее популярными являются твердотельные накопители M.2. Это либо SATA, либо NVMe — последний представляет собой интерфейс хранения данных, использующий PCIe в качестве физического уровня. Мы подробно говорили о внутреннем устройстве NVMe, не стесняйтесь это проверить. В твердотельных накопителях SATA обычно используется ключ B+M, а в некоторых — только ключ B, но это случается редко. Твердотельные накопители NVMe обычно используют M-ключ, некоторые используют комбинацию B+M и, таким образом, ограничены двумя линиями PCIe, вы увидите это на более дешевых твердотельных накопителях.