Embedded Systems · Wireless Security · C++

ESP32 802.11 Deauth & Network Auditing Device

A standalone, pocket-sized hardware security appliance built on the ESP32 dual-core SoC. Enables deep IEEE 802.11 management frame inspection, targeted packet deauthentication, beacon spamming, and real-time OLED telemetry without external PC dependencies.

ESP32 802.11 Deauth Hardware Device Running with OLED Screen by Raman Tondro (رامان تندرو)
Field demonstration: ESP32 running standalone firmware with integrated 0.96" SSD1306 I2C OLED display, physical push-button navigation, and active packet injection telemetry.
Target Architecture ESP32 Xtensa Dual-Core 240MHz
Operating Environment FreeRTOS · ESP-IDF Native APIs
Display & Input SSD1306 128x64 OLED · 3-Button GPIO
RF Packet Injection Raw 802.11 Frame TX (Promiscuous)
Dual UI Architecture Hardware OLED & Async Web Server AP
Memory Footprint < 180 KB SRAM · 1.2 MB Flash

1. The Problem Space & IEEE 802.11 Vulnerability

The IEEE 802.11 Wi-Fi standard historically transmits management frames (such as Beacon, Probe Request, and Deauthentication/Disassociation frames) in cleartext without cryptographic message integrity verification unless 802.11w (Management Frame Protection - MFP) is strictly enforced. Malicious or misconfigured networks can be diagnosed and audited by injecting unencrypted deauth frames to test network resiliency and client reconnection behavior.

Standard security assessments require cumbersome laptops with specific external wireless NICs running Kali Linux and packet injection drivers (such as airmon-ng). The goal of this project was to condense the entire wireless packet manipulation pipeline into a micro-power, battery-operated embedded appliance running natively on an ESP32 microcontroller.

2. Dual-Core FreeRTOS Task Distribution

Injecting 802.11 raw frames at high rates while simultaneously rendering UI elements to an I2C OLED screen and hosting an asynchronous HTTP captive portal requires deterministic task separation. An ESP32 dual-core Xtensa architecture was leveraged:

Core 0: RF & Promiscuous RX/TX Engine

Dedicated strictly to the Wi-Fi baseband: cycling 2.4 GHz channels (1-14), capturing probe requests in promiscuous mode, maintaining client-AP association tables, and dispatching crafted raw 802.11 frame buffers using esp_wifi_80211_tx.

Core 1: OLED Pipeline & Async Web GUI

Runs the SSD1306 rendering engine at 30 FPS over fast I2C (400 kHz), scans hardware button debouncing with interrupts, and serves a zero-dependency HTML5/CSS dashboard using ESPAsyncWebServer when SoftAP mode is engaged.

3. Low-Level Raw Frame Crafting

The firmware constructs IEEE 802.11 deauthentication packets directly into contiguous memory buffers before handing off to the MAC hardware layer:

// IEEE 802.11 Deauthentication Frame Structure
uint8_t deauthPacket[26] = {
    0xC0, 0x00,                         // Type: Management, Subtype: Deauthentication (0x0C)
    0x00, 0x00,                         // Duration: 0 µs
    0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, // Destination MAC (Client or Broadcast)
    0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD, 0xEE, 0xFF, // Source MAC (Access Point BSSID)
    0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD, 0xEE, 0xFF, // BSSID
    0x00, 0x00,                         // Sequence number (dynamic)
    0x07, 0x00                          // Reason Code: Class 3 frame received from nonassociated STA
};

// Dispatch via native ESP-IDF raw transmission API
esp_wifi_80211_tx(WIFI_IF_STA, deauthPacket, sizeof(deauthPacket), false);

4. Key Hardware & Firmware Capabilities

Multi-Target Channel Hopping

Automated asynchronous channel scanning across all 2.4 GHz channels with RSSI signal strength tracking and SSID beacon identification.

Beacon Cloning & Rogue AP Simulation

Simulates dozens of virtual SSIDs simultaneously to evaluate client-side wireless probing behaviors and probe response vulnerabilities.

Zero-Lag OLED UI Engine

Custom double-buffered graphics engine drawing menus, network lists, and real-time transmission graphs on a 128x64 monochrome OLED without blocking the RF core.

Encrypted SoftAP Remote Terminal

When operating in covert mode, the device provides an on-demand Wi-Fi hotspot with a responsive mobile interface for wireless network control from any smartphone.

سیستم‌های تعبیه‌شده · امنیت بی‌سیم · زبان C++

دستگاه تست نفوذ و پایش بی‌سیم ESP32 (Deauth Tool)

یک ابزار سخت‌افزاری جیبی و مستقل بر پایه تراشه دو هسته‌ای ESP32 برای تحلیل عمیق فریم‌های مدیریتی IEEE 802.11، تزریق بسته‌های Deauthentication، شبیه‌سازی Beacon و پایش زنده ترافیک بی‌سیم با نمایشگر OLED بدون وابستگی به کامپیوتر.

دستگاه سخت‌افزاری ESP32 Deauth با نمایشگر OLED اثر رامان تندرو
نمای واقعی دستگاه در حال اجرا: میکروکنترلر ESP32 متصل به نمایشگر OLED ۰.۹۶ اینچ و کلیدهای کنترل سخت‌افزاری همراه با پردازش زنده پکت‌های شبکه.
تراشه و معماری ESP32 Xtensa دوهسته‌ای ۲۴۰ مگاهرتز
محیط اجرایی پایه سیستم‌عامل بی‌درنگ FreeRTOS و ESP-IDF
نمایشگر و ورودی‌ها نمایشگر SSD1306 ۱۲۸x۶۴ و ۳ کلید اینتراپت
تزریق فریم‌های رادیویی تزریق مستقیم فریم‌های خام ۸۰۲.۱۱
معماری رابط کاربری رابط گرافیکی OLED و پنل تحت وب مستقل
مصرف حافظه کمتر از ۱۸۰ کیلوبایت رم · ۱.۲ مگابایت فلش

۱. تحلیل فنی آسیب‌پذیری استاندارد IEEE 802.11

در پروتکل سنتی Wi-Fi (IEEE 802.11)، فریم‌های مدیریتی نظیر Beacon، Probe و Deauthentication بدون رمزنگاری و به صورت متن‌باز مبادله می‌شوند؛ مگر آنکه استاندارد 802.11w (حفاظت از فریم‌های مدیریتی) به صورت اجباری فعال شده باشد. این حفره به متخصصان امنیت شبکه اجازه می‌دهد با تزریق فریم‌های قطع اتصال شبیه‌سازی‌شده، میزان پایداری شبکه و مکانیزم‌های بازیابی کلاینت‌ها را ممیزی و ارزیابی نمایند.

انجام این ممیزی‌ها پیش از این به لپ‌تاپ‌های سنگین با کارت‌های شبکه خاص در توزیع‌هایی مانند کالی لینوکس متکی بود. این پروژه کل خط لوله تحلیل و تزریق فریم‌های رادیویی را در سطح سخت‌افزار درون یک دستگاه جیبی، کم‌مصرف و مستقل پیاده‌سازی کرده است.

۲. تفکیک وظایف با سیستم‌عامل بی‌درنگ (FreeRTOS)

تزریق فریم‌های خام در نرخ‌های بالا، همزمان با ترسیم روان رابط کاربری روی نمایشگر OLED و پاسخگویی به درخواست‌های وب سرور، نیازمند معماری موازی دوهسته‌ای بود:

هسته صفر: موتور رادیویی و تزریق بسته‌های خام

اختصاص داده شده به لایه فیزیکی Wi-Fi جهت پیمایش خودکار کانال‌های ۲.۴ گیگاهرتز، رهگیری بسته‌ها در حالت پرومیسکیوس (Promiscuous) و ارسال فریم‌های خام سفارشی با تابع esp_wifi_80211_tx.

هسته یک: رابط کاربری گرافیکی و وب‌سرور ناهمگام

مسئول راه‌اندازی درایور نمایشگر SSD1306 با پروتکل I2C در نرخ ۳۰ فریم بر ثانیه، خوانش کلیدهای سخت‌افزاری با سیستم اینتراپت و میزبانی پنل وب با ESPAsyncWebServer در حالت SoftAP.

۳. ساخت و تزریق بسته در سطح نزدیک به سخت‌افزار

بسته‌های Deauthentication مستقیماً به صورت بایت‌های پیوسته درون بافر حافظه ساخته شده و بدون لایه‌های اضافه به لایه MAC و رادیو ارسال می‌شوند:

// ساختار فریم مدیریتی قطع اتصال در استاندارد 802.11
uint8_t deauthPacket[26] = {
    0xC0, 0x00,                         // فریم مدیریتی Deauthentication
    0x00, 0x00,                         // مدت زمان انتشار
    0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, // آدرس مقصد (کلاینت یا برودکست)
    0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD, 0xEE, 0xFF, // آدرس فرستنده (BSSID مودم)
    0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD, 0xEE, 0xFF, // شناسه اکسس‌پوینت
    0x00, 0x00,                         // شماره توالی بسته (داینامیک)
    0x07, 0x00                          // کد دلیل: نقض ارتباط و نیاز به احراز هویت مجدد
};

// ارسال مستقیم از طریق API پایه سخت‌افزار
esp_wifi_80211_tx(WIFI_IF_STA, deauthPacket, sizeof(deauthPacket), false);

۴. ویژگی‌های برجسته سخت‌افزاری و نرم‌افزاری

پیمایش چندکاناله و شناسایی اهداف

اسکن هوشمند کانال‌های ۱ تا ۱۴ با محاسبه قدرت سیگنال (RSSI) و دسته‌بندی شبکه‌های پنهان و آشکار به شکل خودکار.

شبیه‌سازی اکسس‌پوینت‌های چندگانه (Beacon Spam)

تولید ده‌ها شبکه مجازی همزمان جهت سنجش رفتار کلاینت‌ها و بررسی مقاومت جدول اسکن سیستم‌های عامل.

رابط کاربری بدون تاخیر با بافر دوگانه

موتور گرافیکی بهینه‌سازی‌شده برای ترسیم نمودارهای ترافیک زنده و منوهای پیمایش چندمرحله‌ای روی نمایشگر OLED بدون ایجاد تداخل در هسته شبکه.

کنترل از راه دور با اکسس‌پوینت امن

قابلیت اتصال بی‌سیم به دستگاه از طریق گوشی موبایل و کنترل تمامی فرآیندهای تست نفوذ از طریق پنل وب بدون نیاز به اینترنت.