厄介なのが、iOSは一度バージョンを上げてしまうと、Appleがデバイス毎に許可している範囲までのダウングレードか、Appleの認証ファイル(ECID SHSH, Signature HaSH)のバックアップがない限り、二度と古いバージョンには戻せないようになっている点です。(Appleは新しいバージョンのOSが出ると、古いバージョンのインストールを拒否し、SHSHを発行してくれなくなるらしい。)
iOS3.1.3にダウングレードする方法という記事がありましたが、私が試してみたところ、iOS4.1.2にしてしまうとこの方法は使えないようです。（iOS4.1.2のiPhone3GSを接続するためには、iTunes10.1以降が必要となり、iTunes10.1以降ではOSのインストールを開始する前にAppleでの認証を行うように修正されているようです。）
TinyUmbrellaというツールで既存のSHSHを保存しておくことができるようですが、既にアップデートしてしまっていては手遅れです。
やむなく古いiPod Touchの中古品を購入することにしましたが、中古品でヤフオクなどで売られているものはほとんどが最新バージョンにされてしまっていました。iOS3.xを試すには、初代iPod Touchを入手するしかなさそうです。
以下にiPod Touchの型番をまとめました。ヤフオクなどで探すときの参考に。
第1世代
8GB: MA623J/A, 16GB: MA627J/A, 32GB: MB376J/A
第2世代 (iOS4インストール可能)
8GB: MC086J/A, 16GB: MB531J/A, 32GB: MB533J/A
第3世代 (Late 2009, iOS4インストール可能)
32GB: MC008J/A, 64GB: MC011J/A
第4世代 (Retina Display, フロントカメラ, iOS4.1)
8GB: MC540J/A, 32GB: MC544J/A, 64GB: MC547J/A
