魚脳の池

CTF:Little Twoos

SECCON CTF 2019 QUALS write-up

チームm1z0r3として参加(傍観)しました。まともに問題を解けず、主にスポートに専念しましたので、以下は自分が考察してた問題と他の方のwrite-up見て自分で実装した問題を軽く解説します。

(競技中)解けた問題

coffee_break [Crypto,56pts]

なんの変哲のない問題です、割とすぐ方針を決めて実装に移した。
まず問題です↓:

import sys
from Crypto.Cipher import AES
import base64


def encrypt(key, text):
    s = ''
    for i in range(len(text)):
        s += chr((((ord(text[i]) - 0x20) + (ord(key[i % len(key)]) - 0x20)) % (0x7e - 0x20 + 1)) + 0x20)
    return s


key1 = "SECCON"
key2 = "seccon2019"
text = sys.argv[1]

enc1 = encrypt(key1, text)
cipher = AES.new(key2 + chr(0x00) * (16 - (len(key2) % 16)), AES.MODE_ECB)
p = 16 - (len(enc1) % 16)
enc2 = cipher.encrypt(enc1 + chr(p) * p)
print(base64.b64encode(enc2).decode('ascii'))
# FyRyZNBO2MG6ncd3hEkC/yeYKUseI/CxYoZiIeV2fe/Jmtwx+WbWmU1gtMX9m905

問題の流れ:
1. key1使ってflagに対して一文字ずつ何らかの操作を行う
2. key2使って先程変形されたflagに対してAES-ECBを仕掛ける
3. 最後はbase64エンコードを行う

key1key2が貰い物なので、手順1までは無難に戻せる、
ここで手順1にある何らかの操作は特に深堀りの必要がない、
なぜならflagは表示できる文字列のため、brute-forceが可能となり、一文字ずつ当たればflagが出る。
イメージ:
fx(flag,key1) = AES.decrypt(Base64.decode(ct),key2)
あとはbrute-forceの実装をすればOK。
競技中の実装は他のメンバーがやってくれたが、ここで自分の実装を載せます

from string import printable
import base64
import sys
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.number import *
from binascii  import hexlify, unhexlify

enc = "FyRyZNBO2MG6ncd3hEkC/yeYKUseI/CxYoZiIeV2fe/Jmtwx+WbWmU1gtMX9m905"
key1 = "SECCON"
key2 = "seccon2019"
def bf(key,ct):
    flag = ''
    for idx in range(43):
        for t in printable:
            s = chr((((ord(t) - 0x20) + (ord(key[idx % len(key)]) - 0x20)) % (0x7e - 0x20 + 1)) + 0x20)
            if s == ct[idx]:
                flag += t
                break

    print flag

enc_decbase64 = base64.b64decode(enc)
print (len(enc_decbase64))

cipher = AES.new(key2 + chr(0x00) * (16 - (len(key2) % 16)), AES.MODE_ECB)
enc_decaes = cipher.decrypt(enc_decbase64)
print (hexlify(enc_decaes))

enc_no_padding = enc_decaes[:-5]

print (hexlify(enc_no_padding))

        
bf(key1,enc_no_padding)

Sandstorm [misc 279pts]

問題として黒の斑点が目立つ画像をもらいました。
f:id:Gyonou:20191101175509p:plain
一見訳わからなかったので、とりあえずexiftool使ってみました
f:id:Gyonou:20191101211101p:plain Adam7 Interlaceという見慣れていない単語が見つけた、プラス元画像にAdamというメッセージがあったため可能性としてはゼロではないので、一応メンバーに報告して、一旦離脱しました。
それからほかのメンバーがAdam7の仕様に基づいて実装したらflagになるQRコードが出たとの事。
ここで一応Adam7 Interlaceについて、簡単に説明すると、
それは画像表示のアルゴリズムの一種である、ある順番にピクセルを表示することによって重い(?)画像をまずなんとなく模様が見れるようにするアルゴリズム

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a4/Adam7_interlacing_representation.gif/220px-Adam7_interlacing_representation.gif
wikiの例が超絶にわかりやすい。
そこでみそになる表示の順番ですが、
画像を8*8のブロックに分割して、↓にある数字順に表示します。
今回の問題はの1のところ、つまり一番左上にあるピクセルだけ抽出すれば、QRコードになれるとのことでした。

1 6 4 6 2 6 4 6
7 7 7 7 7 7 7 7
5 6 5 6 5 6 5 6
7 7 7 7 7 7 7 7
3 6 4 6 3 6 4 6
7 7 7 7 7 7 7 7
5 6 5 6 5 6 5 6
7 7 7 7 7 7 7 7

抽出の方法についてですが、もちろんpillowなど画像系のライブラリを使ってゴリゴリやるのも当然解けるですが、ここではちょっと別の方法を紹介します。
使うのがImageMagickです

ImageMagick で PNG の形式を変換 - awm-Tech
↑こちらを参考にとりあえずコマンドを打てみました
$ convert sandstorm.png -filter Point -fx "!(i%8)*!(j%8)*u" sandstorm-adam7-1.png -fxオプションはある程度のプログラミングっぽいオペレーションを実行するような役割です。
uは今扱っている画像のソースを意味して、!(i%8)*!(j%8)その中にピクセルの座標がともに8の倍数のときだけ抽出する事を意味します。
こうすると画像は↓なります。 f:id:Gyonou:20191101215412p:plain
QRコードらしき模様が見えました、そこからさらに8*8のブロックを全部左上のピクセルにしてみたらQRコードが無事に発見、スキャンしたらフラグが出た。
f:id:Gyonou:20191101215618p:plain

(競技後)解けた問題

ZKPay [Crypto]

正直あんまり触れたくない問題ですね、まさかマイナスを入れるなんて思わなかった、というのが最初やったとき実は小数も試しに入れてみたけど、小数点が向こうに取られて、数字だけ残されるようになったのでなんか符号全般取り除いてるなと勝手に思い込んちゃった...

Crazy Repetition of Codes [Crypto]

CRCint('1'*10000)回というありえない事象です。この問題も割りと早い段階で「CRCの結果は2の32乗通りしかない、どっかでループしてる」との事を気づいたが、その裏付けになる鳩ノ巣理論やそれに対応できる実装が思い浮かばなく(2の32乗は計算不可能という固定概念が抱えてた...)、解けずじまいでした。
詳しい解説はfalconctfのduckさんのwriteupにあるので、ここは簡単に方針と実装を紹介して終わりにしたいと思います。
まず速い言語のCRC実装をググって2の32乗を回して(c++だと多分5分ぐらいで終わるのかな)、その最後5回ぐらいの結果を出してみたら、きちんと全部2**32-1回の時点で0になるため、int('1'*10000)の結果は実質int('1'*10000)%(2**32-1)回ました時の結果が一緒になるはず、一気に計算可能になりました。
そこから全部のCRCを計算しつなげてAESで復号化すればflagが出る。
CRC計算のcpp例は↓

#include <vector> // vectorを使うためにインクルードする
#include <iostream>
#include <string>
#include <stdint.h>
#include <cstring>
using namespace std;
#include <stdlib.h>
#include <algorithm> //find
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <list>
#include <iterator> // std::next()関数が所属するヘッダ

static const unsigned int crc32tab[256] = { 
    0x00000000, 0x77073096, 0xee0e612c, 0x990951ba,
    0x076dc419, 0x706af48f, 0xe963a535, 0x9e6495a3,
    0x0edb8832, 0x79dcb8a4, 0xe0d5e91e, 0x97d2d988,
    0x09b64c2b, 0x7eb17cbd, 0xe7b82d07, 0x90bf1d91,
    0x1db71064, 0x6ab020f2, 0xf3b97148, 0x84be41de,
    0x1adad47d, 0x6ddde4eb, 0xf4d4b551, 0x83d385c7,
    0x136c9856, 0x646ba8c0, 0xfd62f97a, 0x8a65c9ec,
    0x14015c4f, 0x63066cd9, 0xfa0f3d63, 0x8d080df5,
    0x3b6e20c8, 0x4c69105e, 0xd56041e4, 0xa2677172,
    0x3c03e4d1, 0x4b04d447, 0xd20d85fd, 0xa50ab56b,
    0x35b5a8fa, 0x42b2986c, 0xdbbbc9d6, 0xacbcf940,
    0x32d86ce3, 0x45df5c75, 0xdcd60dcf, 0xabd13d59,
    0x26d930ac, 0x51de003a, 0xc8d75180, 0xbfd06116,
    0x21b4f4b5, 0x56b3c423, 0xcfba9599, 0xb8bda50f,
    0x2802b89e, 0x5f058808, 0xc60cd9b2, 0xb10be924,
    0x2f6f7c87, 0x58684c11, 0xc1611dab, 0xb6662d3d,
    0x76dc4190, 0x01db7106, 0x98d220bc, 0xefd5102a,
    0x71b18589, 0x06b6b51f, 0x9fbfe4a5, 0xe8b8d433,
    0x7807c9a2, 0x0f00f934, 0x9609a88e, 0xe10e9818,
    0x7f6a0dbb, 0x086d3d2d, 0x91646c97, 0xe6635c01,
    0x6b6b51f4, 0x1c6c6162, 0x856530d8, 0xf262004e,
    0x6c0695ed, 0x1b01a57b, 0x8208f4c1, 0xf50fc457,
    0x65b0d9c6, 0x12b7e950, 0x8bbeb8ea, 0xfcb9887c,
    0x62dd1ddf, 0x15da2d49, 0x8cd37cf3, 0xfbd44c65,
    0x4db26158, 0x3ab551ce, 0xa3bc0074, 0xd4bb30e2,
    0x4adfa541, 0x3dd895d7, 0xa4d1c46d, 0xd3d6f4fb,
    0x4369e96a, 0x346ed9fc, 0xad678846, 0xda60b8d0,
    0x44042d73, 0x33031de5, 0xaa0a4c5f, 0xdd0d7cc9,
    0x5005713c, 0x270241aa, 0xbe0b1010, 0xc90c2086,
    0x5768b525, 0x206f85b3, 0xb966d409, 0xce61e49f,
    0x5edef90e, 0x29d9c998, 0xb0d09822, 0xc7d7a8b4,
    0x59b33d17, 0x2eb40d81, 0xb7bd5c3b, 0xc0ba6cad,
    0xedb88320, 0x9abfb3b6, 0x03b6e20c, 0x74b1d29a,
    0xead54739, 0x9dd277af, 0x04db2615, 0x73dc1683,
    0xe3630b12, 0x94643b84, 0x0d6d6a3e, 0x7a6a5aa8,
    0xe40ecf0b, 0x9309ff9d, 0x0a00ae27, 0x7d079eb1,
    0xf00f9344, 0x8708a3d2, 0x1e01f268, 0x6906c2fe,
    0xf762575d, 0x806567cb, 0x196c3671, 0x6e6b06e7,
    0xfed41b76, 0x89d32be0, 0x10da7a5a, 0x67dd4acc,
    0xf9b9df6f, 0x8ebeeff9, 0x17b7be43, 0x60b08ed5,
    0xd6d6a3e8, 0xa1d1937e, 0x38d8c2c4, 0x4fdff252,
    0xd1bb67f1, 0xa6bc5767, 0x3fb506dd, 0x48b2364b,
    0xd80d2bda, 0xaf0a1b4c, 0x36034af6, 0x41047a60,
    0xdf60efc3, 0xa867df55, 0x316e8eef, 0x4669be79,
    0xcb61b38c, 0xbc66831a, 0x256fd2a0, 0x5268e236,
    0xcc0c7795, 0xbb0b4703, 0x220216b9, 0x5505262f,
    0xc5ba3bbe, 0xb2bd0b28, 0x2bb45a92, 0x5cb36a04,
    0xc2d7ffa7, 0xb5d0cf31, 0x2cd99e8b, 0x5bdeae1d,
    0x9b64c2b0, 0xec63f226, 0x756aa39c, 0x026d930a,
    0x9c0906a9, 0xeb0e363f, 0x72076785, 0x05005713,
    0x95bf4a82, 0xe2b87a14, 0x7bb12bae, 0x0cb61b38,
    0x92d28e9b, 0xe5d5be0d, 0x7cdcefb7, 0x0bdbdf21,
    0x86d3d2d4, 0xf1d4e242, 0x68ddb3f8, 0x1fda836e,
    0x81be16cd, 0xf6b9265b, 0x6fb077e1, 0x18b74777,
    0x88085ae6, 0xff0f6a70, 0x66063bca, 0x11010b5c,
    0x8f659eff, 0xf862ae69, 0x616bffd3, 0x166ccf45,
    0xa00ae278, 0xd70dd2ee, 0x4e048354, 0x3903b3c2,
    0xa7672661, 0xd06016f7, 0x4969474d, 0x3e6e77db,
    0xaed16a4a, 0xd9d65adc, 0x40df0b66, 0x37d83bf0,
    0xa9bcae53, 0xdebb9ec5, 0x47b2cf7f, 0x30b5ffe9,
    0xbdbdf21c, 0xcabac28a, 0x53b39330, 0x24b4a3a6,
    0xbad03605, 0xcdd70693, 0x54de5729, 0x23d967bf,
    0xb3667a2e, 0xc4614ab8, 0x5d681b02, 0x2a6f2b94,
    0xb40bbe37, 0xc30c8ea1, 0x5a05df1b, 0x2d02ef8d,
};


unsigned int crc32(unsigned int crcinit,char *p, int len)
{
    //unsigned int crcinit = 0;
    unsigned int crc = 0;

    crc = crcinit ^ 0xFFFFFFFF;
    for (; len--; p++) {
        crc = ((crc >> 8) & 0x00FFFFFF) ^ crc32tab[(crc ^ (*p)) & 0xFF];
    }
    return crc ^ 0xFFFFFFFF;
}
unsigned int exploit(unsigned int crcinit,char *p,int len,long long max){
    long long i = 0;
    long long c = 0;
    c = crcinit;
    while (i < max){
        c = crc32(c,p,strlen(p));
        i += 1;
    }
    return c;
}

int main() {
    vector<char*> pt{"TSG","is","here","at","SECCON","CTF!"};
    long long i = 0;
    unsigned int c = 0;
    unsigned int c0 = 0;
    clock_t start = clock();
    long long m = 169873741;

    for(auto x : pt) {
        long long res = exploit(c,x,strlen(x),m);
        printf("crc for %s : %x\n",x,res);
    }

}

所感

去年より面白い問題が多い気がして、個人的に悔しい部分が多かった、また自分の実力不足に痛感した大会になりました。
学生として最後のSECCON予選となり、決勝に行けたらいいな... (1106)

リファレンス

CTFと共に生きる

ImageMagick で PNG の形式を変換 - awm-Tech

Adam7 algorithm - Wikipedia