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看雪CTF.TSRC 2018 团队赛 第三题 七十二疑冢
发表于: 2018-12-7 05:04 5030

看雪CTF.TSRC 2018 团队赛 第三题 七十二疑冢

2018-12-7 05:04
5030

题目(又)给出了一个 32 位控制台 Windows 应用程序 C72.exe:

同样没有任何保护,运行一下:

看起来也是一个经典的输入 flag,输出对错的题目。

这个程序分析起来难度比较小,其本身代码量很小,也没有任何保护,无论是采用 IDA Pro 还是在调试器中跟踪,很快便可以看清程序逻辑,故这里不再给出“如何阅读反汇编”这部分的分析过程,也不在着重分析诸如输入是怎么编码的之类的小细节问题,若有疑问可直接参阅后文的解题代码。

程序首先采用预定义的字符串初始化了一个作为 key 使用的 buffer,接下来读取输入,并对其进行 hex decode,这里的 hex decode 过程写的不太鲁棒(没有判断长度和字符范围),但其采用了转完之后再用 sprintf 重新格式化成大写 hex 串并和原串比较的方法,保证了输入一定是总计 18 个字符的大写 hex 串。将 decode 得到的 9 字节记为 g_input。

程序接下来逐个考虑这 9 个字节中的每一位(共 72 位),根据每一位利用另一张预定义的常量表(共 72 * 16 字节,不妨将其视作72行,每行16字节的表)将原始的 key buffer 进行变换。变换的具体方法为,对于第 i 位,若其是 1,则将 key_buffer+i 开始的 16 字节与预定义的常量表中的第 i 行进行异或。

接下来,程序摸出了一个 16 字节的 buffer,并调用了一个函数对其进行“解密”,要求解密得到的最后两字节为 0,若符合则将解密得到的内容作为字符串输出。结合程序一开始输出的提示,很显然,这里要求解密得到的是对应 序列号输入正确 这七个汉字的 GBK 编码加上两字节 00。

而这个“解密”函数也十分简单:

其对输入进行了 keylen 次操作,每次将数据的最低字节混合上当前 key,用作索引查表,然后将数据移动 8 位,前方补 0 并异或上表中对应的 16 字节。“移位”、“根据输入决定异或上的值”、“异或”……敏锐的读者可能在 10 句话之前就意识到了,这听上去就是一个反馈移位寄存器。
其与教科书般的 FSR 的差别在于其一次做 8 位而非 1 位。
知道了其是一个 FSR 之后,我们首先验证一下它是不是线性的,即对于一字节中 8 位分别的反馈的组合等同于整体的反馈:

程序输出了 OK,同时我们发现:

也成立,因此看起来其就是一个单个的 Galois 模式的 LFSR 的一次处理一字节的“加速处理”版,也就是说,若将上述 C 代码中的 data、key 都视作小端表示的整数,其完全等价于以下代码:

知道了这一点之后,接下来就好办了,线性反馈移位寄存器中的重点在于 线性,也就是说其输出完全是输入的线性组合,注意到输入及 LFSR 的参数已知,key 混合进去和 LFSR 同样是在 GF(2) 上进行的(说人话:都是异或),因此输出可以表示为 key 的各位的线性表示,加上已知的预期输出,可以得到一个线性方程组。

由于 LFSR 的长度是 128 位,这里可以得到 128 个线性方程,而 key 的长度是 138 * 8 位,远超过 128,因此可能的 key 会十分多,但由于 key 的生成方式所限,其中绝大多数都无法找到一个对应的 g_input。因此直接求解 key 再试图反算回程序的输入是不可行的。

注意到 key 生成的过程也是线性的,因此其实可以将 key 的每一位也表示成关于输入的 72 位的线性表示,这样只要解存在,其一定是唯一的,并且可以直接求出。

接下来就是愉快的写代码时间了,由于最后 GF(2) 上的线性方程组打算直接采用 Sage 求解,不如就把整个代码用 Sage 写吧。(当然也可以自己写 Gauss Elimination,但是何必呢……)

运行即可得到本题的“序列号”:

稍微认真一点写题解真的好累呀……

 

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