4. 固件打包与重打包

任务说明

本案例以典型嵌入式设备固件（基于 CPIO 归档 + gzip 压缩的 Linux 内核 initramfs）为例，演示固件解包、修改、重打包的完整流程。目标是在修改固件内文件后，生成一个结构合法、可被设备引导加载程序接受的固件镜像。案例不涉及签名绕过或加密固件，仅针对未签名/明文固件的打包格式还原。

环境与依赖

• Linux 环境（或 WSL），需具备 binwalk、cpio、gzip、file 工具
• 安装：sudo apt install binwalk cpio gzip file
• 示例固件：firmware.bin（由本案例脚本生成，用于验证流程）

固件结构识别

首先使用 binwalk 扫描固件，确认内部文件系统类型与偏移位置：

binwalk firmware.bin

典型输出会显示 gzip 压缩数据起始偏移（例如 0x100）。以下脚本自动完成从识别到重打包的全过程。

关键完整代码

将以下脚本保存为 repack.sh，并赋予执行权限（chmod +x repack.sh）：

#!/bin/bash
# 固件解包-修改-重打包脚本（适用于 CPIO+gzip 格式）
set -e

FIRMWARE="firmware.bin"
WORKDIR="fw_work"
MODIFY_FILE="etc/config.txt"   # 要修改的文件路径（相对于根目录）
MODIFY_CONTENT="version=2.0"    # 新内容

# 1. 清理并创建工作目录
rm -rf "$WORKDIR"
mkdir -p "$WORKDIR"
cd "$WORKDIR"

# 2. 使用 binwalk 定位 gzip 偏移并解压
binwalk -e "../$FIRMWARE" > /dev/null 2>&1
GZ_DIR=$(find . -type d -name "_*" | head -1)
if [ -z "$GZ_DIR" ]; then
    echo "错误：未找到压缩段，请检查固件格式"
    exit 1
fi

# 3. 解压 gzip 得到 cpio 归档
cd "$GZ_DIR"
gzip -d -k *.gz 2>/dev/null || true
CPIO_FILE=$(ls | grep -v '\.gz$' | head -1)
if [ -z "$CPIO_FILE" ]; then
    echo "错误：未找到 CPIO 归档"
    exit 1
fi

# 4. 解包 cpio 到根目录
mkdir -p rootfs
cd rootfs
cpio -idmv < "../$CPIO_FILE" > /dev/null 2>&1

# 5. 修改目标文件
if [ -f "$MODIFY_FILE" ]; then
    echo "$MODIFY_CONTENT" > "$MODIFY_FILE"
    echo "已修改 $MODIFY_FILE"
else
    echo "警告：$MODIFY_FILE 不存在，创建新文件"
    mkdir -p "$(dirname "$MODIFY_FILE")"
    echo "$MODIFY_CONTENT" > "$MODIFY_FILE"
fi

# 6. 重新打包 cpio（使用 newc 格式，保持权限）
find . | cpio -o -H newc > "../new_initramfs.cpio" 2>/dev/null

# 7. 重新压缩为 gzip
cd ..
gzip -9 -c new_initramfs.cpio > new_initramfs.cpio.gz

# 8. 重组固件（保留原头部偏移）
cd ..
# 获取原固件头部长度（binwalk 显示的偏移值）
HEADER_LEN=$(binwalk "../$FIRMWARE" | grep gzip | head -1 | awk '{print $1}')
if [ -z "$HEADER_LEN" ]; then HEADER_LEN=0; fi

# 提取原头部并拼接新固件
dd if="../$FIRMWARE" of=header.bin bs=1 count=$HEADER_LEN 2>/dev/null
cat header.bin "$GZ_DIR/new_initramfs.cpio.gz" > "../firmware_repacked.bin"

echo "完成：firmware_repacked.bin 已生成"
echo "验证：file ../firmware_repacked.bin"

运行与验证

1. 生成测试固件（仅用于验证流程）：
   

   mkdir -p test_root/etc
   echo "version=1.0" > test_root/etc/config.txt
   cd test_root
   find . | cpio -o -H newc | gzip -9 > ../firmware.bin
   cd ..

2. 执行重打包脚本：
   

   chmod +x repack.sh
   ./repack.sh

3. 验证重打包结果：
   

   # 检查文件类型
   file firmware_repacked.bin
   # 应输出：gzip compressed data
   
   # 解包验证修改是否生效
   binwalk -e firmware_repacked.bin
   find _* -name "config.txt" -exec cat {} \;
   # 应输出：version=2.0

通过条件

• file 命令识别新固件为 gzip 压缩数据，且头部偏移与原固件一致
• 重新解包后，etc/config.txt 内容为 version=2.0，证明修改已正确写入
• 固件整体结构完整，设备引导加载程序可正常解析（若设备支持未签名固件）

常见问题

• binwalk 未识别压缩段：固件可能使用 LZMA/LZ4 等其他压缩，需调整解压命令
• cpio 格式不匹配：部分固件使用旧版 binary 格式，将 -H newc 改为 -H bin 重试
• 权限丢失：重打包前确认 cpio 命令在 rootfs 目录内执行，且文件属主为当前用户