DCF77 Wetterinformationen

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Info

http://de.wikipedia.org/wiki/DCF77

Seit Ende 2006 werden über den Zeitzeichensender DCF77 in den 14 bislang ungenutzten Bits Wetterdaten übertragen. Ursprünglich war dies als öffentliches Warnsystem angedacht, aber ist jetzt 'verkommerzialisiert'.

http://www.ptb.de/de/aktuelles/archiv/presseinfos/pi2006/pitext/pi061212.htm

Umsetzung von meteotime.de in Kooperation mit dem Chip-Hersteller? -Händler hkw http://www.hkw-elektronik.de/deutsch/

FAQ

Q: Welche Controller werden eingesetzt? A: EM6580 und PIC12F509

Q: Lässt der Flash sich auslesen? A: Beim EM6580 ist dies gar nicht möglich, beim PIC ist die Codeprotection gesetzt. Dennoch lassen sich die ersten 64(?) Bytes auslesen (siehe Datenblatt)

Q: Lässt sich eigener Code einschleusen? A: Ja beim PIC, im "High Flash", einem 40 Byte(?) großen Bereich nach dem normalen Flashspeicher, lässt sich eigener Code schreiben. Durch das Setzen der Programmierspannung wird dieser Bereich ausgeführt. (nicht dokumentiert)

Q: Ist bekannt, was der Chip macht? A: Es sieht nach einigen Schieberegistern mit speziellen Verknüpfungen OR/AND/XOR etc. aus.

Q: Ramdumps? A: Ja, die gibt es von den ersten paar hundert µs. Walter hat einen RAM-Monitor geschrieben. Durch den Jitter des internen Takts kommt aber nach der Zeit zuviel Abweichung hinzu. Es wird daran gearbeitet, einen Referenz-Takt aus der Versorgungsspannung zu generieren. (http://www.mikrocontroller.net/attachment/111703/05062011_log.txt)

Q: Lässt sich die Zwangspause am Anfang umgehen? A: Ja, Walter hat eine Methode gefunden, den Timer niedriger zu setzen.

Q: Fehlererkennung? A: Ja, die gibt es - und sie scheint sehr gut zu sein. Es wird vermutlich(!) vor und nach der Entschlüsselung eine Prüfsumme gebildet. Details sind nicht bekannt.

Q: Was sind die nächsten Schritte? A: - Der RAM-Monitor wird/wurde erweitert, so dass er auch das W-Register anzeigt. - Die Synchonisation auf den Takt muss noch geschafft werden. - ...

(bitte erweitern, im Forum kommen in letzter Zeit häufig die gleichen Fragen)

Produkte

4891475323222 Hersteller von Uhren:

Hersteller Bezeichnung Preis (€) Beschreibung Besitzer Lieferant Daten- blatt Decoder BestNr EAN
Mebus 40054 Meteo Time 55+8
Mebus Meteotime 88308 58+8
TFA Meteotronic Start 30+5 35 010 380 35010380 thomy-pc eProfi Penny 29,99 PIC12F509-I/MS MSOP8 35.1080 4009816017024
TFA Wettercenter Meteotronic Pro 57,50 35 010 381 35010381 thomy-pc eProfi Amazon PIC12F509-I/MS MSOP8 35.1081 4009816016898
TFA Meteotime Duo 195 ähnl. Irox Pro-X2 ? http://www.tfa-dostmann.de/Bedienungsanleitungen/35.1100_g.pdf 35.1100
TFA Meteotime Easy 30+0; 46,68+0 http://www.tfa-dostmann.de/Bedienungsanleitungen/35.1103_multi.pdf 35.1103
TFA Show mit Projektionsuhr 45+6
Cresta Meteotime 24,95+5
Cresta Meteotime MT-03 29,95+5 = Irox MeteOn7 Klecks
Oregon Scientific WMH90 WMH 90 70 35 010 380 35010380 http://de.oregonscientific.com/ulimages/manuals2/WMH90_M_EU_DE_R3.pdf 4891475323116
Oregon Scientific WMH800 WMH 800 89 35 010 380 35010380 4891475323222
TFA Meteotime Star 50+5 wie MT Easy, mit FeuchteSensor 35.1088
TFA Meteo Max 52,49+4,49 35.1066
TFA Smart IQ 69 Meteotime? 35.1070
Meteotronic Digitale Wetterstation 66+0 Modell 205326
TFA Meteotronic Genio 300 Sonnenstunden, UV
TFA Meteotronic Nexus PC-Schnittst., kein Meteotime http://www.tfa-dostmann.de/CD_2009/img/047.pdf
TFA Meteotronic Allergo Pollenflug, nicht über DCF77!
TFA Meteotronic WM5000 20,00+3,90 ebay 17+4 PIC12F509-I/MS MSOP8
by La Crosse Technology WM5000 ca. 9,50 Amazon ähnl. TFA Start Preis schwankt leicht PIC12F509-I/MS MSOP8 ohne 3 AA-Zellen 3700123862482
Meteotronic WM5002 46,89
Meteotronic WM5012 49,89
Meteotronic WM5100 30+5 REISE-WETTERSTATION LACROSSE
Meteotronic WM5412 59,99 51,89+4,90
Bresser 4Cast LT Meteotime 470 69+0
Bresser 4cast LX Meteotime 79+0, 89+0
Bresser 4Cast PE+Aussensensor - Meteotime 55+0
Bresser 4Cast PC 275
Bresser BF-Pro 60+0 kein Meteotime
METEO-MAX EDLE WETTERSTATION BAROMETER HYGROMETER NEU 45+6 kein Meteotime
METEOTIME DUO SOLAR 4-TAGE-VORHERSAGE 200+5 ähnl. Irox Pro-X2 ?
METEOTIME EASY PROFI-2-TAGE-VORHERSAGE 40+4
Digital DCF Multi Funk Wetterstation Sender Meteo Uhr 40+5 kein Meteotime
Digital DCF Wetter Station Thermometer Meteo Funk 40+5 kein Meteotime
DCF Digital Wetterstation METEO Sender Funk Thermometer (Basic) 30+5 kein Meteotime
Meteotime DV323 = Hideki DV323 mrhanky ELV http://www.elv-downloads.de/service/manuals_hw/77621_Wetterstation_DV323_UM.pdf Klecks (EM6580 ?) 68-077-619
Barigo MT300W weiß = Hideki DV323 mrhanky ELV http://www.elv-downloads.de/service/manuals_hw/77621_Wetterstation_DV323_UM.pdf Klecks (EM6580 ?) 68-077-619 4033855002130
IROX METE-ON 1 99+7
IROX METE-ON 3 99+7 kann 1bit-Korrektur Dexter Didi ->eProfi EM6580001 SO8
IROX METE-ON 4
IROX METE-ON 7 = Cresta MT-03 = Hideki DV323
IROX 1111111179
IROX EASY89
IROX Swiss CUBO-W Wecker/Funkuhr/ Wetterprognose WEIß 33+9
Hideki DV206NL ähnl. Meteotime Easy http://www.hidekielectronics.com
Hideki DV216NL ähnl. Meteotime Star http://www.hidekielectronics.com
Hideki DV322 http://www.hidekielectronics.com
Hideki DV323 auch bei ELV = Mete-On 7 = MT-03 = Barigo http://www.hidekielectronics.com
Hideki DVW369 http://www.hidekielectronics.com
Hideki DV928 ähnl. Meteotime Duo http://www.hidekielectronics.com

Übertragene Daten

  • DCF Protokoll ist hinreichend bekannt.
  • Es gibt 14 Datenbits, in 3 Minuten wird ein Datensatz übertragen (= 42 bit)
  • 90 Regionen, 4 mal täglich Informationen, jeweils 3 Minuten: ergibt 1080 Sendeminuten pro Tag (1440 Minuten). Rest 360 (5040 bit).

4 mal täglich werden Infos zu einer Zone gesendet: 

* 22:00 - 03:59    Aktueller / kommender Tag (TODAY im Display)
* 04:00 - 09:59    Folgender Tag (DAY 1 im Display)
* 10:00 - 15:59    Darauffolgender Tag (DAY 2 im Display)
* 16:00 - 18:59    Darauffolgender Tag (DAY 3 im Display)
* 19:00 - 21:59    30 Zusatzregionen mit 2-Tages-Prognose

http://www.wetterstationen.info/mete-on-1.php


  • Die Daten sind verschlüsselt
  • Die entschlüsselten Daten können dekodiert werden

http://www.hkw-elektronik.de/pdf/DB%20W-Protokoll-V%201.pdf


Verschlüsselung

Nach aktuellem Erkenntnisstand wird angenommen, dass die Daten über ein rückgekoppeltes Schiebregister verschlüsselt und entschlüsselt werden. Details:

  • Die aktuelle Uhrzeit+Datum wird als Schlüssel(teil) verwendet.
  • Es wird Fehlerkorrektur angewandt, die Korrektur von 1-bit-Fehlern ist möglich
  • Die 1 und 0 in den Daten sind nicht gleichverteilt:

DCF77 Wetter OnesHistogramm.png

In den ersten 14 Bits scheinen größere regelmäßigkeiten vorhanden zu sein. Grund unbekannt. Möglich ist eine Schwäche im Algorithmus.

  • Es ist gelungen den Flash eines Decoderchips zu 64 Byte auszulesen. Enthalten war ein 80-Bit (oder mehr?) Schiebregister. Es hat nach aktuellen Stand ca. 14 Abgriffe die in ein 2. Register einfliesen, das erneut mehrmals geschoben und mit sich selbst ge-XOR-t wird. Aus diesem Register kommt 1 Bit zurück ins Schieberegister. Einige Codestellen sind verwirrend/unklar, es ist also nicht sicher, ob es sich nicht doch nur um einen Honeypot handelt. (Der Assemblercode ist im Forum zu finden)
  • Während einer mehrere Stunden anhaltenden Störung wurden hunderte Datensätze gesendet, die entschlüsselt 000... ergeben haben. Hierbei sind in den verschlüsselten Daten Unregelmäßigkeiten aufgefallen:

enc1.PNG

Es finden sich teile von Paketen auch in anderen Paketen wieder. Zufall oder Schwäche?

Dekoder IC

Der Dekoder ist ein PIC 12F509 

* keinen Daten EEPROM nur 1K Programm mit 41 Byte RAM

Pinbelegung Mebus Wetterstation mit Meteotime Empfang von Real:


Die Berechnung eines Wetterdatensatzes (Aufzeichnung über 3 Minuten) dauert ca. 250ms. Nach dieser (evtl. auch vor dieser?) Berechnung befindet sich eine Wartepause des ICs von ca. 45 Sekunden.

Was als Schlüssel dient ist noch unklar, es kann aber davon ausgegangen werden, dass die aktuelle Zeit mit in den Schlüssel einfließt. Dafür sprechen vor allem folgende Punkte:

  • Der Decorderchip erhält nicht nur die Wetterdaten, sondern die gesamten Übertragenen DCF77 Daten (Wetterdaten+Zeit)
  • Nach Änderung der Zeit in den Eingangsdaten des Decoderchips verweigerte dieser eine sinnvolle Ausgabe
  • Die Zeit als Schlüssel(teil) wäre günstig, da sie von sich aus einmalig ist und nie zweimal mal auftreten wird.
  • Die Entschlüsselung findet sofort statt, nachdem der Controller die Datensätze erhalten hat, daher ist es auszuschließen dass der Schlüssel aus vielen verschiedenen Datensätzen errechnet wird

Weitere Möglichkeiten für Schlüssel:

  • Schlüsseltabelle innerhalb des Controllers
  • statischer Schlüssel

Datenmitschnitt

Es gibt Datenmitschnitte im Forum:
http://www.mikrocontroller.net/topic/61886#606497

und weitere Wetterdatenmitschnitte sind unter
http://www.dcf77logs.de/
zu finden, diese Daten werden live dekodiert.

Patente

Passendende Patente:

DE 20 2006 017 739 U1 "Einrichtung zum Empfang verschlüsselter Informationen"

-Schlüssel wird nicht übertragen, sondern aus der Uhrzeit abgeleitet -Beispiel: AES Verschlüsselung -Daten und Schlüssel können bis zur Blocklänge aufgefüllt werden -beliebige Operationen können auf die Zeitdaten angewendet werden, um den Schlüssel zu erzeugen


DE 20 2005 019 853.6 / EP 1798612 "Datenübertragungen in langsamen Übertragungssystemen, wie durch Zeitzeichensender"

  • 22 Nutzbits + 20 Prüfbits = 42 bits
  • Übertragung in 3 Minuten
  • Minute n  : 14 Nutzbits
  • Minute n+1: 8 Nutzbits + 6 Prüfbits
  • Minute n+2: 14 Prüfbits

Die genauere Nutzung der 22 Nutzbits zu den verschiedenen Tageszeiten ist auch beschrieben.

http://www.epo.org/patents/patent-information/european-patent-documents/publication-server.html?iAction=3&cc=EP&pn=1798612&ki=A2

Weitere Links

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