corCTF 2024：位运算虚拟机及gpu hash爆破
2024-8-2 17:52:1 Author: mp.weixin.qq.com(查看原文) 阅读量:1 收藏
FizzBuzz101 was innocently writing a new, top-secret compiler when his computer was Crowdstriked. Worse, the recovery key is behind a hasher that he wrote and compiled himself, and he can't remember how the bits work! Can you help him get his life's work back?
FizzBuzz101 正在无辜地编写一个新的绝密编译器，这时他的电脑遭到了 Crowdstriked。更糟糕的是，恢复密钥在他自己编写和编译的哈希器后面，他不记得这些位是如何工作的！你能帮他找回他一生的工作吗？
一
初步分析
0x1290~0xED853有一坨mov byte导致main函数f5不了
0x1290~0x136F：mov byte ptr [rax+x], 1，x范围是120h到13Fh
0x1370~0x16EF：mov byte ptr [rax+x], 0，x范围是0FA0h到101Fh
0x16F0~0x1E6E：or运算
mov     cl, [rax+0FA0h]
or      cl, [rax+100h]
mov     [rax+0], cl
0x1E6F~0x566E：mov byte ptr [rax+x], y，赋值0或1
0x566F~0x57EE：and运算
0x57EF~0x59CE：xor运算
0x59CF~0x5BAE：and运算
...
一直持续到0xED853。
猜测是把变量按位拆分到字节。
二
main函数逻辑
main函数的[0x1290,0xED854)部分的扣掉了，然后ida f5（这题rva=va=foa）。
main的逻辑大体如下：
对输入有几个字节的校验。
把输入[7:18]按位拆分到字节（小端字节序，大端位序），填充到v3[0x940:0x998]。
然后就是text[0x1290:0xED854]这段代码的位运算，都是操作v3的。
最后按大端位序，v3[0:128]32字节为一组，每字节对应一位，v3中低字节对应32位整型高位，32字节转换为一个32位整型；按从低到高分4组，组成4个DWORD。
后两个DWORD需要=0x19C603BA,0x14353CE4。
__int64 __fastcall main(int a1, char **a2, char **a3)
{
  // ...
  puts("Welcome!\nPlease enter the flag here: ");
  v3 = calloc(1uLL, (size_t)byte_186A0);
  v22 = __ctype_b_loc();
  while ( 1 )
  {
    memset(s, 0, 1000);
    fgets(s, 999, stdin);
    v4 = strcspn(s, "\n");
    s[v4] = 0;
    if ( !memcmp("corctf{", s, 7uLL) && v4 > 1 && s[v4 - 1] == '}' && s[8] == s[17] && s[9] == s[11] )
    {
      v5 = s[7];
      if ( s[7] == s[16] + 1 && s[14] == s[16] + 4 )
      {
        v6 = &s[8];
        v7 = v3 + 0x940;
        v8 = *v22;
        if ( ((*v22)[s[7]] & 8) != 0 )
        {
          while ( 1 )
          {
            v9 = v7;
            v10 = 7;
            do
            {
              v11 = v5 >> v10--;
              *v9 = v11;
              *v9++ &= 1u;
            }
            while ( v10 != -1 );                // 输入按位拆分
            v7 += 8;
            if ( &s[18] == v6 )                 // 遍历范围是s[7]~s[17]
              break;
            v5 = *v6++;                         // v5是遍历s[7]~s[17] (s[0]~s[6]="corctf{")
            if ( (v8[(char)v5] & 8) == 0 )
              goto LABEL_14;
          }
          v3[0x998] = 1;
          for ( i = 0LL; i != 64; ++i )
            v3[i + 0xB00] = ((0x8000000000000000LL >> i) & 0x5800000000000000LL) != 0;
          memset(v3 + 0x120, 1, 32uLL);         // // [0x1290,0xED854)部分的代码
          memset(v3 + 0xFA0, 1, 128uLL);        // // [0x1290,0xED854)部分的代码
          v13 = v3;
          v14 = 0;
          v15 = 0;
          for ( j = 0LL; ; v14 = *(_DWORD *)&v24[4 * (v15 >> 5) - 16] )
          {
            v16 = 0LL;
            v17 = v15 >> 5;
            do
            {
              v18 = (char)v13[v16];
              v19 = 0x80000000 >> v16++;
              v14 |= v19 * v18;
            }
            while ( v16 != 32 );
            v15 += 32;
            v13 += 32;
            *(_DWORD *)&v24[4 * v17 - 16] = v14;
            if ( v15 == 128 )
              break;
          }
          if ( *((_QWORD *)&j + 1) == 0x14353CE419C603BALL )
            break;
        }
      }
    }
LABEL_14:
    puts("Try again: ");
  }
  puts("Nice!\n");
  // ...
}
三
分析位运算虚拟机
合并了连续写入位的结果（见附件asm.txt）。
[0x1290,0xED854)部分的代码，位运算模拟32位整型运算，这里截取其中一段运算，只截取了处理低8位的，完整就是一个32位的加法（8位一字节，小端字节序，字节里面大端位序）。
字节数组B40和B41是寄存器。
def f():
    global d
    d[0xA7] = d[0x87] ^ d[0x7]
    d[0xB40] = d[0x87] & d[0x7]
    d[0xB41] = d[0x86] ^ d[0x6]
    d[0xA6] = d[0xB41] ^ d[0xB40]
    d[0xB40] = d[0xB41] & d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x86] & d[0x6]
    d[0xB40] = d[0xB41] | d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x85] ^ d[0x5]
    d[0xA5] = d[0xB41] ^ d[0xB40]
    d[0xB40] = d[0xB41] & d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x85] & d[0x5]
    d[0xB40] = d[0xB41] | d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x84] ^ d[0x4]
    d[0xA4] = d[0xB41] ^ d[0xB40]
    d[0xB40] = d[0xB41] & d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x84] & d[0x4]
    d[0xB40] = d[0xB41] | d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x83] ^ d[0x3]
    d[0xA3] = d[0xB41] ^ d[0xB40]
    d[0xB40] = d[0xB41] & d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x83] & d[0x3]
    d[0xB40] = d[0xB41] | d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x82] ^ d[0x2]
    d[0xA2] = d[0xB41] ^ d[0xB40]
    d[0xB40] = d[0xB41] & d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x82] & d[0x2]
    d[0xB40] = d[0xB41] | d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x81] ^ d[0x1]
    d[0xA1] = d[0xB41] ^ d[0xB40]
    d[0xB40] = d[0xB41] & d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x81] & d[0x1]
    d[0xB40] = d[0xB41] | d[0xB40]
    d[0xB41] = d[0x80] ^ d[0x0]
    d[0xA0] = d[0xB41] ^ d[0xB40]
四
反编译
每连续32个对非寄存器字节（非d_B40,d_B41）的写入，是模拟32位整型运算一次。
运算类型包括常量赋值 以及 加法、与、或、异或、循环位移5种运算。
常量赋值直接模拟，然后取数据出来即可。
5种运算识别：往数组中插入随机数据，32次写入非寄存器字节后，取出结果，判断是上述哪种运算的结果，即可得到该组位运算模拟的32位整型运算。
然后重新编译，扔ida里看发现是hash算法，需要爆破。
__ctype_b_loc()是特征表，&8检查的是字符是否为数字和大小写字母。
输入除flag wrap外11个字符，实际上只需要确定7个字符，且a[9]的范围少了12种字符的可能，(s[7]~s[17],s是带wrap的完整flag,a是去掉wrap)。
s[8]==s[17] a[1]=a[10]
s[9]==s[11] a[2]=a[4]
s[7]==s[16]+1 a[0]=a[9]+1
s[14]==s[16]+4 a[7]=a[9]+4
反编译结果 c语言可编译版本 见附件asm2.c。
五
gpu爆破
用python numba包调用cuda爆破（笔记本2060 7分半能跑完完整爆破）。
需要注意的是，位运算虚拟机内部是按8位一字节，小端字节序，字节内大端位序来模拟32位整型运算的。
而最后校验从虚拟中取数据时，是按32位大端位序来取的（字节序反了）。
所以反编译的代码在最后比较要反转输出或者比较目标。
爆破脚本见附件c.py（点击阅读原文，文末获取）。
爆破的坑：尽量把逻辑都扔进核函数里，减少数据交换；还有尽量别用数组，在本题中非常慢，拆成一个个单独的变量就快很多。

看雪ID：wx_御史神风

https://bbs.kanxue.com/user-home-907036.htm

*本文为看雪论坛优秀文章，由 wx_御史神风 原创，转载请注明来自看雪社区

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文章来源: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NTc2MDYxMw==&mid=2458565537&idx=1&sn=23c4ca37fbeb718b7b494584b6604b9f&chksm=b18d8b2b86fa023d63b5f3ec721b341e43cb08f7bf10fa4858a6d71254d241413d86c78bf090&scene=58&subscene=0#rd
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