S-0275 - Supplemental 275 - RF Protocol Hunting Workflow

Author: Patrick Luan de Mattos
Category Path: sdr-hacking
Audience Level: Advanced
Generated at: 2026-04-03T16:25:56.911Z

Supplemental Chapter: RF Protocol Hunting Workflow

1) Position of this Supplemental Chapter in the Advanced SDR Roadmap

This supplemental chapter, "RF Protocol Hunting Workflow," sits at a critical juncture in an advanced SDR practitioner's journey. It assumes a strong foundation in basic SDR operations, signal modulation techniques, and an understanding of digital signal processing fundamentals. While earlier chapters may have focused on analyzing known protocols or implementing standard communication systems, this chapter dives into the challenging and rewarding domain of reverse-engineering unknown RF protocols. It bridges the gap between simply observing signals and developing a structured, analytical process for deciphering their underlying structure and meaning. This workflow is essential for tasks such as identifying and mitigating rogue devices, understanding legacy or proprietary communication systems, and fortifying against advanced RF-based threats.

2) Deep Conceptual Explanation

RF protocol hunting is the systematic process of identifying and understanding the communication characteristics of an unknown radio frequency (RF) signal. It's akin to being a linguistic detective for radio waves, where instead of words and grammar, we're dealing with waveforms, modulation schemes, data packets, and error correction. The ultimate goal is to move from a raw, observed signal (often visualized as a waterfall or spectrogram) to a plausible framing model – a representation of how data is structured and transmitted within that signal.

This workflow is fundamentally iterative and hypothesis-driven. We observe, hypothesize, test, refine, and repeat. Success hinges on a disciplined analytical approach, combining theoretical knowledge with practical experimentation. Key conceptual steps include:

• Signal Characterization: Understanding the fundamental properties of the observed RF signal. This includes its frequency, bandwidth, signal strength, and temporal behavior.
• Modulation Identification: Determining how information is encoded onto the carrier wave. This is crucial for demodulating the signal correctly.
• Data Rate Estimation: Figuring out how quickly data is being transmitted.
• Packetization and Framing Analysis: Identifying the boundaries of individual data units (packets) and understanding the structural elements within them (preambles, sync words, headers, payloads, footers, CRCs).
• Payload Decoding: Attempting to interpret the actual data content once the framing is understood.
• Protocol Inference: Building a model of the communication rules, including addressing, command structures, and data formats.

The "raw waterfall to probable framing model" journey is not a linear march but a series of educated guesses and empirical validations. Each step informs the next, and insights gained early can significantly accelerate later stages.

3) Architecture and Signal Reasoning

The architecture of RF protocol hunting is less about a fixed hardware or software setup and more about a methodological framework. It typically involves a spectrum analyzer or SDR receiver, a software suite for signal analysis (like GNU Radio, SDR#, Universal Radio Hacker (URH), or custom Python scripts), and a keen analytical mind.

The reasoning process follows a logical progression:

1. Initial Observation & Spectrum Analysis: The first step is to identify the signal of interest. This involves scanning the spectrum to find transmissions. We look for recurring patterns, distinct bandwidths, and varying signal strengths over time.

   • Waterfall/Spectrogram Analysis: This is our primary visualization tool. We look for:
     • Persistence: Signals that appear and disappear regularly.
     • Bandwidth: The occupied frequency range.
     • Duration: How long individual transmissions last.
     • Repetitive Patterns: Repeating structures within the signal over time.
     • Modulation Fingerprints: Visual cues that hint at the modulation type (e.g., narrow pulses for OOK, distinct shapes for FSK/PSK).

2. Demodulation Strategy: Once a signal is identified, the next critical step is to demodulate it. This requires hypothesizing the modulation scheme. Common candidates include:

   • Amplitude Shift Keying (ASK) / On-Off Keying (OOK): Simple amplitude variations. Visually, this might appear as distinct "on" and "off" periods in the waterfall.
   • Frequency Shift Keying (FSK): Frequency variations. The waterfall might show distinct "bands" or "jumps" in frequency for different symbols.
   • Phase Shift Keying (PSK): Phase variations. These can be harder to discern visually but often have characteristic constellation diagrams after demodulation.
   • Quadrature Amplitude Modulation (QAM): Combinations of amplitude and phase.

3. Symbol and Bit Rate Estimation: After demodulation, we aim to identify the fundamental units of information (symbols) and how quickly they are transmitted (symbol rate). The bit rate is then derived from the symbol rate and the number of bits per symbol.

   • Timing Analysis: Observing the duration of distinct signal elements (e.g., the "on" time in OOK, the duration of a frequency hop in FSK) helps estimate symbol duration.
   • FFT Analysis: Analyzing the frequency domain characteristics of the demodulated signal can also reveal the symbol rate.

4. Packet Detection and Framing: This is arguably the most challenging part. We are looking for the structural elements that delineate individual data packets.

   • Preambles & Sync Words: These are often fixed bit or symbol sequences at the beginning of a packet, used by the receiver to synchronize with the transmitter and identify the start of data. They are typically highly repetitive and easily identifiable in the demodulated bitstream.
   • Packet Length: Some protocols explicitly transmit the length of the packet's payload. This information might be in a header field.
   • Inter-Packet Gaps (IPGs): The silent periods between transmissions can also provide clues about packet timing and structure.
   • CRC/Checksums: Error detection codes are often appended to packets. Their presence and structure can be indicative of specific algorithms.

5. Payload Analysis: Once packets are identified, we examine the data payload.

   • Entropy Analysis: High entropy suggests random or encrypted data. Low entropy might indicate structured, human-readable, or highly compressible data.
   • Repetitive Patterns: Look for repeating bytes or byte sequences, which can reveal command structures, identifiers, or configuration data.
   • ASCII/Hex Dumps: Convert the raw binary data into human-readable formats to spot potential text strings or known data structures.

Visual Examples

Let's consider a hypothetical simple OOK (On-Off Keying) signal.

Waterfall Visualization:

|-----------------------------------------------------------------|
|                                                                 |
|       #####     #####     ###     ###     #####     #####     |
|      #######   #######   #####   #####   #######   #######    |
|     ######### ######### ######### ######### ######### ######### |
|    ########### ########### ########### ########### ###########  |
|   ############# ############# ############# ############# ############# |
|  ############### ############### ############### ############### ############### |
| ############################################################################## |
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|
|##############################################################################|

---

This chapter is educational, lab-oriented, and constrained to lawful, defensive, and controlled research contexts.