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  • Cos'è il Reverse Engineering Hardware?


    Come ricreare e migliorare l'Hardware senza i Datasheet costruttivi ed elettrici.
    ▪ Francesco

    1. Introduzione o English version

    Il Reverse Engineering (RE) è generalmente definito come un processo di analisi di un oggetto o sistema esistente (hardware e software) per identificare i suoi componenti, le loro interrelazioni e indagare su come funziona, riprogettarlo o produrre una copia senza avere accesso ai Disegni Originali da cui è stato originariamente prodotto.

    Nelle aree relative alla grafica e alla modellazione 3D, viene utilizzata la tecnologia RE per ricostruire modelli 3D di un oggetto in diversi formati geometrici. L'hardware RE viene utilizzato per l'acquisizione dei dati, per la modellazione 3D è la raccolta di dati geometrici che rappresentano un oggetto fisico.

    CI sono tre principali tecnologie per l'acquisizione dei dati RE:  

    • Metodo con Contatto
    • Metodo senza Contatto
    • Metodo Distruttivo

    I risultati del processo di acquisizione dei dati RE sono immagini in cross-sectional 2D e clouds di punti che definiscono la geometria di un oggetto.

    Il software RE viene utilizzato per trasformare i dati prodotti dall’Hardware RE in modelli geometrici 3D.

    I risultati finali dei dati RE possono diventare uno dei due tipi di dati 3D: Poligoni o NURBS.

    I Modelli Poligonali, che normalmente si trovano nel formato STL, VRML o DXF è comunemente usato per la prototipazione rapida, il laser milling, grafica 3D, simulazione e animazioni.

    Le superfici o i solidi NURBS sono frequentemente utilizzati nella progettazione e produzione assistite da computer (Cad-Cam-Cae).

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    2. Metodi a Contatto

    I metodi a contatto utilizzano dispositivi di rilevamento con bracci meccanici, macchine di misura a coordinate (CMM) e macchine a controllo numerico computerizzato (CNC) per digitalizzare una superficie.
    Esistono due tipi di tecniche per la raccolta dei dati da utilizzate nei metodi a contatto:

    • Rilevamento point-to-point con sonde touch-trigger
    • Rilevamento analogico con sonde di scansione

    Nella tecnica di rilevamento point-to-point, viene utilizzata una sonda touch-trigger che viene installata su una CMM o su un braccio meccanico articolato per raccogliere le coordinate dei punti di una superficie.
    Nel rilevamento analogico, viene utilizzata una sonda di scansione installata su una macchina CMM o CNC.
    La sonda di scansione fornisce un'uscita di deflessione continua che può essere combinata con la posizione della macchina per ricavare la posizione della superficie.

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    3. Metodi senza Contatto 

    Nei metodi senza contatto, le immagini in cross-sectional 2D e le clouds di punti che rappresentano la geometria di un oggetto,  vengono catturate proiettando fonti di energia (luce, suono o campi magnetici) su un oggetto; quindi si osserva l'energia trasmessa o riflessa. I dati geometrici per un oggetto vengono infine calcolati utilizzando algoritmi di triangolazione, time-of-flight, informazioni sull'interferenza delle onde e elaborazione delle immagini.
    Non vi è alcun contatto tra l'hardware RE e un oggetto durante l'acquisizione dei dati.

    Esistono diversi modi per classificare l'hardware RE che utilizza metodi RE senza contatto per l'acquisizione dei dati. Queste classificazioni si basano sulle tecnologie dei sensori o sulle tecniche di acquisizione dei dati utilizzate.

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    Tecniche di acquisizione dei dati RE senza contatto


    4. Tecniche ottiche a triangolazione 

    La maggior parte degli scanner laser utilizza una triangolazione geometrica semplice per determinare le coordinate della superficie di un oggetto. La triangolazione è un metodo che impiega posizioni e angoli tra sorgenti luminose e dispositivi fotosensibili (fotocamera con CCD-charge-coupled) per calcolare le coordinate.

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    5. Tecniche non ottiche 

    Gli approcci non ottici includono radar acustici (sonar attivi) e microonde. Il principio di queste tecniche per la ricostruzione 3D è la misurazione delle distanze dal dispositivo di rilevamento agli oggetti misurando il ritardo tra i segnali trasmessi e restituiti. Le tecniche del sonar sono normalmente utilizzate nella mappatura subacquea 3D; forniscono ai marinai un grande progresso nell'evitare gli ostacoli e nella navigazione.

     


    6. Tecniche Transitive Raggi-X

    La tomografia computerizzata (TC) è un potente approccio trasmissivo per la ricostruzione 3D. È stata anche chiamata tomografia assiale computerizzata (TAC), tomografia transassiale computerizzata (TATC) e tomografia assiale digitale (TAD). La TC è un metodo non distruttivo che consente la visualizzazione tridimensionale degli interni di un oggetto. Fornisce una vasta serie di immagini in cross-sectional a raggi X 2D scattate attorno a un singolo asse di rotazione.

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    Prototipo 3Dfx Voodoo1 - 3Dfx Voodoo1 Prototype


    7. Metodo distruttivo

    Nei processi Rapid Prototyping, la parte viene costruita strato per strato in base ai dati del segmento 2D. Il Metodo RE Distruttivo è il contrario.

    E’ utile per il Reverse Engineering di oggetti piccoli e complessi in cui vengono scansionate sia le funzionalità interne che esterne. Per Replicare l’oggetto, vengono raccolte le immagini tridimensionali distruggendo l’oggetto stesso strato per strato mediante una fresatrice a controllo numerico che espone immagini in cross-sectional 3D, che vengono poi raccolte da una telecamera CCD.

    Lo spessore dello strato asportato è compreso tra 0,0127 e 0,254 mm. Il metodo consente di acquisire strutture interne. Inoltre, un sistema distruttivo può funzionare con qualsiasi oggetto lavorabile, comprese le parti in leghe di alluminio, plastica, acciaio, ghisa, acciaio inossidabile, rame e legno. Lo svantaggio di questo metodo è la distruzione dell'oggetto. Tuttavia, la tecnica è veloce e l'accuratezza è accettabile.

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    Reverse Engineering con Metodo Distruttivo di una 3Dfx Voodoo3 3000 Agp


    8. Intervista Tecnica

    Per supportare e approfondire l’applicazione di queste tecniche di Reverse Engineering, abbiamo invitato un caro Amico ed esperto di questa Tecnologia, uno dei migliori Ingegneri Elettronici che, grazie alle sue Competenze acquisite, ha già realizzato numerosi progetti tra cui:

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    Espansione Memoria per S.B. AWE64 - Memory expansion for SB AWE64

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    Moduli di Texture per le schede Quantum3D 50sb e 100sb con chip 3Dfx

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    Advanced SST 12 MByte - Voodoo1 con 2 TMU in modalità SLI

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    Stoned Shaman 20 MByte - Voodoo1 con 2 TMU in modalità SLI

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    King Shaman & Q3D SBi200 - Voodoo1 con Modulo Video S3


    9. Intervista Tecnica Parte 2

    E’ con noi Anthony K. (nick web zx-c64)!

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    🔴 Ciao Anthony e Benvenuto nella nostra Community, parlaci un po’ di te.

    R: Ti posso dire che sono una persona molto noiosa. Ho avuto un'occupazione come programmatore web, che fa cose con l’HTML, CSS, Javascript, framework e un sacco di cose sul lato server. Un giorno ho trovato un nuovo hobby, la progettazione dei PCB e ho deciso di abbandonare lo sviluppo web. Ora questo hobby è diventato qualcosa di leggermente più grande per chiamarlo ancora un hobby. 

     

    🔴 Come è iniziata la tua passione per il mondo dell’hardware?

    R:  Negli Anni 90. Ho iniziato giocando con l'hardware ZX, sai, ci sono molte possibilità di espansione fai-da-te, poi continuai su PC ovviamente. 
     

    🔴 Le tue creazioni hanno sempre avuto successo con la tecnica RE?

    R:  Sì, ma non sempre al primo tentativo. A volte sono necessari 3 tentativi. Ad esempio, vedi la strada intrapresa per creare la Famiglia Shaman.  
     

    🔴 Perché la tua attenzione si è concentrata sui modelli Voodoo1 3Dfx?

    R: Principalmente per due motivi:

    Compatibilità delle app Perfect Glide e modelli molto elusivi con configurazione diversa da 1 FBI 1 TMU, 4 MB di memoria totale.

    Chi sarà interessato a queste qualità nelle V2?

    Anche se, ho quasi completato il disegno della V2, farò questa scheda solo per prenderla a calci.

     

    🔴 Visto che sei esperto di questo settore, parlaci delle tecniche RE che hai applicato per realizzare i tuoi progetti passati e presenti.

    R: Non sono molto esperto e spero tanto di non diventar lo. Solo perché è molto noioso. Tutto inizia con la levigatura PCB strato per strato e la scansione dei risultati. Tutte le immagini scansionate che combino nell'editor grafico. Successivamente, inizia la ricostruzione di schemi e la creazione di simboli per CAD.

     

    🔴 L’applicazione del RE sull’Hardware è ormai chiara. Per i chip IC, solo a scopo Informativo, puoi spiegarci cosa sono, se si può applicare il Reverse Engineering e con quale Tecniche?

    R: Certo, è possibile il Reverse Engineering dei chip IC. Se parliamo di prodotti molto complessi, sono necessarie competenze e attrezzature molto costose. Suppongo che tutto inizi anche con la scansione. Ecco un buon esempio di Reverse Engineering della CPU MOS 6502

     

    🔴 Cosa è per te più coinvolgente, il RE di un componente Hardware o di un Chip IC?

    R: Nessuno delle due, perché entrambe queste occupazioni sono dei grandi perditempo. Se avessi i soldi, assumerei qualcuno per fare il lavoro al mio posto.

     

    🔴 Abbiamo elencato solo una piccola parte dei progetti che hai realizzato, vuoi aggiungere qualcosa che hai realizzato solo per te grazie alla tecnica del RE?

    R: Ho applicato l’RE su una quantità molto limitata di PCB. Alcuni modelli di 3Dfx Voodoo1, V2, V3, V4, V5 5500 e S.B. AWE64 CT4520. Un paio di PCB sono stati scansionati solo per un doppio controllo dato che avevo i datasheets per tutti i componenti.

     

    🔴 Hai ancora tanti progetti nel cassetto da realizzare, puoi darci qualche news su le tue creazioni future?

    R:  Se vuoi far ridere Dio, parlagli dei tuoi piani. Ciò significa che se esponi i tuoi piani, è più che probabile che falliranno. Preferisco tenere la bocca chiusa per quanto riguarda lo sviluppo, ma posso dire che ho interesse per le schede combinate, quando alcuni chip grafici risiedono su un PCB in combinazioni insolite.

     

    🔴 Vuoi aggiungere qualcosa?

    R: Indovina, qualcosa di Nuovo apparirà quest'anno. Forse in questi giorni, dipende principalmente dal funzionamento della logistica e se ho i soldi per vivere. Dato che la progettazione di nuove Schede non mi lascia il tempo per altre occupazioni. Solo per farti capire, la Scheda Video King Shaman è stata progettata per tutta l'estate del 2019, 8-10 ore al giorno, spesso comprese le festività. Quindi, intenzioni e abilità, spero di averli entrambi in futuro.

     

    Grazie mille Anthony.

     


    10. Ringraziamenti

    Un caloroso Ringraziamento va la nostro Amico Anthony K. per aver condiviso un po’ di Knowledge RE personale, per essere stato con noi, per averci sostenuto nella realizzazione di questo splendido Articolo, al D.T. Pham e L.C. Hieu per gli studi effettuati in materia di Reverse Engineering Hardware e Software che sono in parte integrati in questo scritto e alla redazione di XtremeHUB per avermi permesso di pubblicare questo Articolo.

     

    Disclaimer of Liability

    Articolo scritto Esclusivamente a scopo Informativo, basato su Esperienze, Studi e Conoscenze in materia di Reverse Engineering Hardware Software.

    Non ci assumiamo Nessuna Responsabilità sull’uso Improprio e/o Illegale delle informazioni contenute in questo Articolo.



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