看雪·众安 2021 KCTF 秋季赛 | 第三题设计思路及解析
攻击方排名前10如下:
已开放赛题的4支防守队伍排名如下:
出题团队简介
出题者:海风月影
赛题设计说明
规则采用方案二:有混淆,无VM。
文件名:cm.exe
文件大小:6.63 MB (6,962,176 字节)
CRC32:BDC342F3
MD5: 18CE92A6F3F7CCEFE7F78FF0AF4F4BE9
SHA256:5106D6BDEF101BCD3113CB065C0849B823B5074412F1B11D4E46681428795B02
给一组正确的序列号:
name:5106D6BDEF101BCD
serial:7280A2E68D16E3BE47DC69F8FDD0304E65DF5DA7F04BFDB1936CE8620211CFFC
1
赛题故事背景
喵喵幼儿园里有很多个喵宝宝,每天早上园长都要让所有宝宝签到。宝宝们活波好动,不守规矩,于是园长想出了一个好玩的签到办法。
园长准备了一个毛线球给宝宝们玩,宝宝们都争相上去用小爪子拍它,毛线球被拍得乱飞。只有当毛线球被所有喵宝宝都拍过之后,它就会自动爆开变成一场漂亮的毛线雨。
毛线雨落到地上。正好是园长的名字,园长和喵宝宝们就都开心了。
2
整体架构设计
园长:维护一张宝宝签到表,一个伪随机数发生器DRNG(内部64bit,输入输出32bit),SHA256(name),serial,这4个是全局的。
宝宝:一共31个,每个宝宝有一个特性值VI(256bit)。
验证流程:
1、用name初始化伪随机数发生器,初始化所有宝宝的VI,园长名取SHA256(name),保证过程不可逆,serial,256bit,直接作为园长的毛线球;
2、开始选择第一个宝宝,把毛线球给他;
3、当前拿毛线球的宝宝CurrentBaby签到,然后随机选择另一个宝宝TargetBaby,改变TargetBaby的特性值VI;
4、当前宝宝改变园长的毛线球(serial);
5、如果所有宝宝均已签到完成,跳转到步骤7;
6、当前宝宝随机选择另一个宝宝Baby2,然后毛线球传给Baby2,用Baby2,修改当前宝宝CurrentBaby的特性值VI;
7、跳转到步骤2;
8、毛线球爆炸;
9、判断爆炸后的毛线雨落在地上,判断是否正好是输入的name。
更新 -> 输入32bit,改变内部结构;
输出 -> 改变内部结构,输出32bit;
(2)MixColumn-cbc
(3)XTEA-cbc
(4)Dummy-cbc
3、修改园长的status:RunVM(Baby->VI, serial)
saveVI = tarBaby->VI;
RunVM(currBaby->VI, tarBaby->VI)
tarBaby->VI ^= saveVI
整个过程,被修改的VI,此为不可逆运算。
3
具体算法
OI1:喵算法,本身算法没有什么特殊意义,把256bit分成8个32bit,分别加减异或,全部看懂逻辑后,逐步可逆。
OI2:MixColumn-cbc,基础算法是Aes里面的MixColumn,矩阵系数改了,处理32bit,看懂 https://bbs.pediy.com/thread-267902.htm 帖子后,轻松黑盒搞定。
OI3:XTEA-cbc,改了系数的标准XTEA算法,处理64bit,常量0x9E3779B9改成了0xB7E15163。
OI4:Dummy-cbc,32bit,在48组可逆算法中选择一组进行加密,每组都由简单异或取反加减等算法组成。
以上4个算法,会调用很多遍,都是分组算法,分别为:256bit一组,32bit一组,64bit一组,32bit一组,组与组直接,由CBC模式连接,如需要key,iv,从DRNG输出中获取。
OI0:毛线球爆炸,椭圆曲线中的半点乘算法,椭圆曲线使用国密SM2(推广宣传国密算法)
SM2:y^2 = x^3 + ax + b
Fp - 256
p =FFFFFFFE FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF 00000000 FFFFFFFF FFFFFFFF
a =FFFFFFFE FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF 00000000 FFFFFFFF FFFFFFFC
b =28E9FA9E 9D9F5E34 4D5A9E4B CF6509A7 F39789F5 15AB8F92 DDBCBD41 4D940E93
n =FFFFFFFE FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF 7203DF6B 21C6052B 53BBF409 39D54123
Gx=32C4AE2C 1F198119 5F990446 6A39C994 8FE30BBF F2660BE1 715A4589 334C74C7
Gy=BC3736A2 F4F6779C 59BDCEE3 6B692153 D0A9877C C62A4740 02DF32E5 2139F0A0
y = k * x,k,y,x均为256bit。
正常椭圆曲线的点乘,Y = k * X,Y和X都是坐标,都由2个256bit组成。
这里的算法中,小写表示只有256bit,由于缺失了半个坐标,使整个过程有点难懂。
赛题破解思路
2、找到修改园长Serial的RunVM,hook这里,得到整个运行的全部序列以及相应的参数context_logs;
3、搞定OI0 - OI4这5个算法,写出逆算法,其中OI4,不需要全部搞定,只需要找到对应的那几个即可;
4、写程序,根据上面的context_logs,逆运算求解即可。
serial: CCBFB1FA4D9333348E946BBDF0A809129C7051780B7873C589DFCBA0C84B214B
解题难点
算法难点:
OI0:需要对椭圆曲线算法比较了解,需要有一定的数学功底;
OI1:不是单步逆向的算法,需要整体看懂,才能逆运算;
OI2:加密解密由查表异或完成,表经过了复杂的处理,但整体是线性运算,因此黑盒比较容易解;
OI3:常量换了,需要很熟悉XTEA才能看懂;
OI4:内置了48组算法(但一个name跑下来,未必覆盖所有算法),需要一定的工作量。
1、大数运算库自写,整个流程完全内联,使得函数超级长,不容易分割处理;
2、整个程序全部使用了混淆(无VM),进一步加大逆向难度(主要是无法用IDA F5了);
3、加了内存校验,一共3处,3次的校验一共有3个校验值,分别输入到DRNG随机数中干扰过程输出,因此一旦内存校验不通过,最后结果是不正确的。而内存校验的过程中会触发反调试检查,而反调试检查会干扰内存校验值,使得整体调试变得非常困难,需要一定的技巧才能正确跑通;
4、整体算法流程是单向的,中间的4个算法,由于name不同,所以DRNG初始化是不同的,中途输出的所有随机数,都不相同,因此调用OI1-OI4的顺序也是不一样的。这使得攻击者,必须先逆出4个算法,然后还得找到正确的顺序,才能求解。
往期解析
第四题《偶遇棋痴》正在火热进行中,
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