1. บทนำ — AIWI คืออะไร

AIWI คือ USB Hardware Security Token (Hardlock) ขนาดเล็กกะทัดรัด ราคาประหยัด รองรับได้หลาย OS เช่น mac, Win, Linux ฯลฯ และหลายสถาปัตยกรรม เช่น x86, x64, ARM ฯลฯ โดยใช้การสื่อสารแบบ HID ทำให้ไม่ต้องใช้ driver พิเศษใดๆ ซึ่งเหมาะมากหากคุณต้องการป้องกันระดับพื้นฐาน หรืองานทั่วไป

AIWI ทำหน้าที่เป็น "กล่องเก็บความลับ" ขนาดพกพา — นักพัฒนาสามารถเก็บข้อมูลที่มีความสำคัญ (รหัสผ่าน, key, ข้อมูลใบอนุญาต, ส่วน Header files ฯลฯ) ลงใน EEPROM ภายในของ AIWI ได้ ซึ่งนอกจากจะเข้ารหัสด้วย AES-256 แล้ว ก็ยังมีความสามารถป้องกันการโจมตีจากหลายช่องทาง และระบบทำลายตัวเองอัตโนมัติ หรือตามกำหนดได้อีกด้วย

คุณสมบัติสำคัญ

• เชื่อมต่อผ่าน USB แบบ HID (ไม่ต้องติดตั้ง driver พิเศษบน Windows/Linux/macOS)
• พัฒนาโปรแกรมเชื่อมต่อง่ายมาก แทบไม่ต้องใช้อะไรพิเศษ เหมาะมากสำหรับโปรแกรมทั่วไปเช่น POS, Karaoke เป็นต้น
• เข้ารหัส / ถอดรหัสคำสั่งด้วย AES-256 ECB
• เก็บข้อมูลในตัวเอง ไม่ต้องเสี่ยงโดนถอดชิปหน่วยความจำ ได้สูงสุด 12 blocks สำหรับ user data
• ระบบ Anti-crack counter ป้องกัน brute-force
• ระบบ Suicide counter — จำกัดอายุการใช้งานและสั่งลบข้อมูลได้อัตโนมัติ
• VID/PID และ USB Descriptor (Vendor Name, Product Name, Serial Number) ปรับแต่งได้
• รองรับ build variant หลายรูปแบบเพื่อระบุตัวตนลูกค้าแต่ละราย (Owner Code) ต่อให้รหัสหลุดก็ไม่สามารถทำเพิ่มได้

2. ความต้องการของระบบ

2.1 Hardware

2.2 Software / Library

AIWI ใช้ HID protocol มาตรฐาน จึงรองรับ library เชื่อมต่อ HID ได้ทุกตัว:

สำหรับการเข้ารหัส AES-256:

3. โครงสร้างหน่วยความจำ EEPROM

AIWI มีหน่วยความจำ 512 bytes แบ่งเป็น 4 Segment (A–D) แต่ละ Segment ขนาด 128 bytes แต่ละ Segment แบ่งได้อีก 4 block โดยมีขนาด block 32 bytes (โดยพื้นที่ User จะอยู่ที่ Segment B-D เท่านั้น):

รูปแบบ AES Owner Key ใน Segment A2 (Block 01)

ข้อมูลทั้ง block นี้ คือรหัส AES Owner Key ที่กำหนดโดยผู้ใช้ ยาว 32 bytes (สั่งเขียนได้เฉพาะครั้งแรกตอน initial AIWI เท่านั้น และเปลี่ยนแปลงไม่ได้อีก)

รูปแบบข้อมูล USB Descriptor ใน Segment A3 (Block 02)

ข้อมูล 28 bytes แรกของ block 02 จะมีรูปแบบดังนี้:

[N_vendor][vendor_char_1]...[vendor_char_N]
[N_device][device_char_1]...[device_char_N]
[N_serial][serial_char_1]...[serial_char_N]

โดยที่ byte แรก (N) ของแต่ละกลุ่มคือ ความยาว ของ string ที่ตามมา ตัวอย่าง เช่น:

// Vendor Name = "DuinoThumb" (10 chars)
[0x0A]['D']['u']['i']['n']['o']['T']['h']['u']['m']['b']
// Device Name = "AIWI-PRO" (8 chars)
[0x08]['A']['I']['W']['I']['-']['P']['R']['O']
// Serial = "91D" (3 chars)
[0x03]['9']['1']['D']

พื้นที่ส่วนนี้สั่งเขียนได้เฉพาะครั้งแรก (หลังจากกำหนดรหัส AES) และเขียนได้ครั้งเดียวเท่านั้น กำหนดขนาดสูงสุดไม่เกิน 28 Bytes (ทั้ง Vender_name, Device_name, Serial ใช้พื้นที่ร่วมกัน)

4. ระบบความปลอดภัย

4.1 Anti-crack Counter

AIWI มีระบบป้องกันการ brute-force ด้วยการนับจำนวนครั้งที่ส่งคำสั่งผิด:

• ค่าเริ่มต้น: 250 (default) — ค่าที่มากกว่า 200 หมายถึงไม่ทำงาน
• Threshold: 200 — เมื่อ counter ≤ 200 ระบบจึงจะเริ่มนับ
• ทุก command ที่ผิด/ไม่ผ่านการตรวจสอบ → counter ลดลง 1
• เมื่อ counter ถึง 0 → AIWI หยุดทำงาน (locked)
• รีเซ็ต counter ได้ด้วยคำสั่ง WRBL98 (ต้องเข้ารหัส)

4.2 Suicide Counter

AIWI มีกลไกจำกัดอายุการใช้งานและ self-destruct (ทำลายตัวเอง):

• ค่าเริ่มต้น: 250,000 (32-bit)
• เมื่อ counter ≤ 100,000 → ระบบเริ่ม countdown จริง (ลดลงทุกครั้งที่ read สำเร็จ)
• เมื่อ counter ถึง 0 → AIWI ลบข้อมูลทั้งหมดใน EEPROM block 4–15 ทิ้ง และหยุดทำงาน
• รีเซ็ต counter ได้ด้วยคำสั่ง WRBL98 (ต้องเข้ารหัส)

4.3 สัญญาณ LED

5. Protocol การสื่อสาร

5.1 HID Feature Report

AIWI ทำงานเป็น USB HID device ใช้ Feature Report สำหรับทั้งการส่งและรับข้อมูล:

5.2 รูปแบบคำสั่ง (Command Format)

แต่ละ "packet" ที่ส่งไป AIWI มีขนาด 32 bytes เสมอ โดยมี 2 ประเภท:

Command Packet (ส่งคำสั่ง)

Data Packet (ส่งข้อมูล)

5.3 การเข้ารหัส AES-256 สำหรับคำสั่ง

เมื่อ AIWI ถูกลงทะเบียนไปแล้ว Command Packet 32 bytes ต้องผ่านการเข้ารหัส AES-256 ECB ก่อนส่งทุกครั้ง:

1. สร้าง plaintext 16 bytes: command 4 chars + parameter 2 chars + padding 10 bytes (0x00)
2. เข้ารหัส 16 bytes นั้นด้วย AES-256 ECB โดยใช้ Owner Key 32 bytes → ได้ ciphertext 16 bytes
3. นำ ciphertext 16 bytes + padding 16 bytes (0x00) ต่อกัน → ได้ Command Packet 32 bytes
4. เติม Report ID 0x00 ด้านหน้า → รวมส่ง 33 bytes

// ตัวอย่างการสร้าง AES-encrypted command สำหรับ "RDBL05"
plaintext = b"RDBL05" + b"\x00" * 10      # 16 bytes
encrypted_16 = AES256_ECB_Encrypt(plaintext, owner_key_32bytes)
command_packet = encrypted_16 + b"\x00" * 16  # 32 bytes
send_buffer = b"\x00" + command_packet          # 33 bytes (เติม Report ID)

6. การ Setup AIWI ครั้งแรก (Initial / Provisioning)

AIWI ที่ได้รับจากโรงงานจะอยู่ในสถานะ FACTORY_LOCKED ต้องทำการ setup ก่อนจึงจะใช้งาน read/write ได้:

รูปแบบ Command Packet สำหรับ WRBL01

// Command Packet 32 bytes (ส่งแบบ plaintext เพราะยังอยู่ในสถานะ FACTORY_LOCKED และ AIWI ไม่มีตัวถอดรหัส)
buf[0..3]  = 'W','R','B','L'     // command
buf[4..5]  = '0','1'             // parameter = block 01
buf[6..31] = 0x00 * 26           // padding

รูปแบบ USB Descriptor Data Packet (สำหรับ WRBL02)

// Data Packet 32 bytes — ข้อมูล USB Descriptor
buf[0]     = VID_LOW             // Vendor ID low byte  เช่น 0x20
buf[1]     = VID_HIGH            // Vendor ID high byte เช่น 0xA0  (= 0x20A0)
buf[2]     = PID_LOW             // Product ID low byte
buf[3]     = PID_HIGH            // Product ID high byte
// ต่อจากนี้เป็น USB Strings ในรูปแบบ [length][chars...]
buf[4]     = N_vendor            // ความยาว Vendor Name
buf[5..]   = vendor_name_chars
...        = N_device
...        = device_name_chars
...        = N_serial
...        = serial_chars

7. การอ่านและเขียนข้อมูล

7.1 อ่านข้อมูล (RDBL)

ขั้นตอนใน code:

1. สร้าง Command Packet: เข้ารหัส "RDBL" + "xx" ด้วย AES-256 ECB + Owner Key
2. เรียก hid_send_feature_report() ส่ง Command Packet 33 bytes
3. เรียก hid_get_feature_report() รับข้อมูล 33 bytes (ตัด byte แรก = Report ID ออก → ได้ data 32 bytes)

7.2 เขียนข้อมูล (WRBL)

ขั้นตอนใน code:

1. สร้าง Command Packet: เข้ารหัส "WRBL" + "xx" ด้วย AES-256 ECB + Owner Key
2. เรียก hid_send_feature_report() ส่ง Command Packet 33 bytes
3. เรียก hid_send_feature_report() อีกครั้งด้วย Data Packet 33 bytes (data จริง 32 bytes)

7.3 Parameter พิเศษ

data[0]    = ค่า Anti-crack ใหม่ (เช่น 250)
data[1..4] = ค่า Suicide Counter ใหม่ (32-bit, big-endian)
             เช่น 250000 = 0x00 0x03 0xD0 0x90

8. Command Reference

9. ตัวอย่างโค้ด

ดูไฟล์ตัวอย่างในโฟลเดอร์ client-demo/:

ตัวอย่าง Python: การสร้าง AES Command และส่ง Read Request

from Crypto.Cipher import AES
import hid

AIWI_VID = 0x20A0
AIWI_PID = 0x413A

def make_encrypted_cmd(command: str, block_num: int, owner_key: bytes) -> list:
    """สร้าง AES-256 encrypted command packet (32 bytes)"""
    plaintext = command.encode() + f"{block_num:02d}".encode()
    plaintext = plaintext + b"\x00" * (16 - len(plaintext))  # pad to 16 bytes
    cipher = AES.new(owner_key, AES.MODE_ECB)
    encrypted = cipher.encrypt(plaintext)                  # AES-256 ECB
    return list(encrypted) + [0x00] * 16                  # 32 bytes

# เชื่อมต่อ
dev = hid.device()
dev.open(AIWI_VID, AIWI_PID)

owner_key = b"your_32_byte_owner_key_here....."  # 32 bytes

# อ่าน Block 05
cmd = make_encrypted_cmd("RDBL", 5, owner_key)
dev.send_feature_report([0x00] + cmd)
data = dev.get_feature_report(0x00, 33)[1:]   # ตัด Report ID
print(data)

# เขียน Block 04
cmd = make_encrypted_cmd("WRBL", 4, owner_key)
payload = list(b"MySecretData!!") + [0] * 18  # 32 bytes
dev.send_feature_report([0x00] + cmd)
dev.send_feature_report([0x00] + payload)

dev.close()

ตัวอย่าง Go: การเข้ารหัสด้วย crypto/aes

import (
    "crypto/aes"
    "fmt"
    hid "github.com/sstallion/go-hid"
)

func makeEncryptedCmd(command string, blockNum int, ownerKey []byte) []byte {
    plaintext := make([]byte, 16)
    copy(plaintext, []byte(fmt.Sprintf("%s%02d", command, blockNum)))
    block, _ := aes.NewCipher(ownerKey)
    encrypted := make([]byte, 16)
    block.Encrypt(encrypted, plaintext)          // AES-256 ECB
    result := append(encrypted, make([]byte, 16)...)  // 32 bytes
    return result
}

ตัวอย่าง Java: การเข้ารหัสด้วย javax.crypto

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Arrays;

static byte[] makeEncryptedCmd(String command, int blockNum, byte[] ownerKey) throws Exception {
    byte[] plaintext = new byte[16];
    byte[] cmdBytes = (command + String.format("%02d", blockNum)).getBytes();
    System.arraycopy(cmdBytes, 0, plaintext, 0, cmdBytes.length);  // pad with 0x00
    SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(ownerKey, "AES");
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/NoPadding");
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec);
    byte[] encrypted = cipher.doFinal(plaintext);                  // AES-256 ECB
    byte[] result = new byte[32];
    System.arraycopy(encrypted, 0, result, 0, 16);                // 32 bytes
    return result;
}

10. การจัดการข้อผิดพลาด

udev Rule สำหรับ Linux (ไม่ต้องใช้ sudo)

สร้างไฟล์ /etc/udev/rules.d/99-aiwi.rules:

SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="20a0", ATTRS{idProduct}=="413a", MODE="0666"
KERNEL=="hidraw*", ATTRS{idVendor}=="20a0", ATTRS{idProduct}=="413a", MODE="0666"

sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger

11. ข้อควรระวัง

AIWI Developer Manual — Document v1.0  |  สงวนลิขสิทธิ์