Award BIOS CMOS 密碼儲存與加密演算法完整逆向解析

CMOS 結構與密碼位置

標準 CMOS RAM 共 128 Bytes (00h~7Fh)。經實測多款主板 (AOpen AP58/AX5T、EPoX MVP3E/P2-112A、FIC PA-2007) 的 Award BIOS (1997-1998 年版本)，**使用者密碼雜湊值固定儲存於 38h 與 3Ah 兩個位元組** (39h、3Bh 恆為 00h)。Supervisor 密碼位置不同，本文不予公開。

Award 密碼規則與加密演算法

• 長度：1~8 個字元
• 字元集：ASCII 20h (空白) ~ 7Fh (DEL)，共 96 種
• 加密：不可逆的有損壓縮雜湊，非一般壓縮演算法

雜湊計算公式 (16 進位運算)

設密碼為 8 字元 ABCDEFGH (不足 8 字元視同高位為 0)；計算：

Hash = H + 4×G + 0x10×F + 0x40×E + 0x100×D + 0x400×C + 0x1000×B + 0x4000×A

結果為 24-bit 值，拆為三個位元組 H1 H2 H3 (低位在前)：

• 3Ah = H2
• 38h = H1 + H3 (模 256 加法)

實例驗證

密碼 r*vte (5 字元) → ASCII: 72 2A 76 74 65 → 對應 A=0, B=0, C=0, D=72h, E=2Ah, F=76h, G=74h, H=65h
計算：65 + 4×74 + 10h×76 + 40h×2A + 100h×72 = 8615h
→ H1=00h, H2=86h, H3=15h
→ 3Ah=86h, 38h=15h ✓ 符合實測值。

碰撞分析與安全性評估

• 雜湊空間：2^16 = 65,536 種
• 密碼空間：96^8 ≈ 7.2×10^15 種
• 平均每組雜湊對應 ~10^11 組密碼
• 實測 5 字元密碼 r*vte 即有 25 萬組 同效 5 字元密碼，6~8 字元更多

結論：Award CMOS 密碼極易碰撞，僅能防君子，無法阻擋具備實體存取權的攻擊者。現代主板皆改用 SHA-256 等單向雜湊並加鹽 (Salt)，且支援 UEFI Secure Boot 鎖定 BIOS 設定。

實用工具：CMOS 密碼搜尋程式 (偽代碼)

void FindPasswords(BYTE hash38, BYTE hash3A) {
    for (len = 1; len <= 8; len++) {
        // 遞迴枚舉所有字元組合
        Recurse(0, len, 0, hash38, hash3A);
    }
}

void Recurse(pos, len, currentHash, target38, target3A) {
    if (pos == len) {
        BYTE h1 = currentHash & 0xFF;
        BYTE h2 = (currentHash >> 8) & 0xFF;
        BYTE h3 = (currentHash >> 16) & 0xFF;
        if (h2 == target3A && ((h1 + h3) & 0xFF) == target38)
            PrintCandidate(currentPassword);
        return;
    }
    for (ch = 0x20; ch <= 0x7F; ch++) {
        // 依公式累加權重
        DWORD weight = (pos==0?0x4000: pos==1?0x1000: pos==2?0x400: pos==3?0x100: pos==4?0x40: pos==5?0x10: pos==6?4:1);
        Recurse(pos+1, len, currentHash + ch*weight, target38, target3A);
    }
}

總結

本文完整揭示 Award BIOS (1990 年代主流) CMOS 密碼的儲存位置、專屬加權加總雜湊演算法、碰撞機率與搜尋方法。雖屬歷史技術，但展示了早期 BIOS 設計在安全性與儲存空間妥協下的典型缺陷，為現代韌體安全演進提供反面教材。