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최종 수정: 2015-11-08

hackability@TenDollar


안녕하세요. Hackability 입니다.


이번에 포스팅 할 내용은 2015 School CTF 의 Reverse 400 문제 입니다.


개인적으로 이번 School CTF 에서 가장 흥미로웠던 문제였습니다.


문제에 HTML과 Javascript 파일을 제공하는데 이 javascript 를 리버싱 하는것이 문제였습니다.


문제 HTML 코드는 다음과 같습니다. (HTML 코드는 별거 없음)

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<html>
    <head>
        <title>JSMachine</title>
        <meta charset="UTF-8">
        <script type='text/javascript' src='Machine.js'></script>
    </head>
    <body>
        <h1>Secret key</h1><br/>
        <h2>Test your luck! Enter valid string and you will know flag!</h2><br/>
        <input type='text'></input><br/>
        <br/>
        <input type='button' onclick="check()" value='Проверить'></button>
    </body>
</html>
cs

문제의 Javascript 코드는 다음과 같습니다.

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function createRegisters(obj){
    obj.registers = [];
    for(i=0; i < 256++i){
        obj.registers.push(0);
    }
};
 
function Machine() {
    createRegisters(this);
    this.code = [0]
    this.PC = 0;
    this.callstack = [];
    this.pow = Math.pow(2,32)
};
 
Machine.prototype = {
    opcodesCount: 16,
    run: run,
    loadcode: function(code){this.code = code},
    end: function(){this.code=[]}
};
 
 
function run(){
    while(this.PC < this.code.length){
        var command = parseCommand.call(this)
        command.execute(this);
    }
    //this.end()
}
 
function getOpcodeObject(){
    var opNum = (this.code[this.PC] % this.opcodesCount);
    this.PC += 1;
    return eval('new Opcode'+opNum);
}
 
function parseCommand(){
    var opcode = getOpcodeObject.call(this);
    opcode.consumeArgs(this);
    return opcode;
}
 
var opcCreate = "";
for(i=0;i<16;++i){
    opcCreate += "function Opcode"+i+"(){this.args=[]}\n";
}
 
 
eval(opcCreate);
 
 
function makeFromImm(obj) {
    var res = obj.code[obj.PC + 2];
    res <<=8;
    res += obj.code[obj.PC + 1];
    res <<=8;
    res += obj.code[obj.PC];
    res <<=8;
    res += obj.code[obj.PC+3];
    res = res >>> 0;
    return res;
}
 
function getRegImm(obj){
    this.args[0= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
    this.args[1= makeFromImm(obj);
    obj.PC += 4;
}
 
function getImm(obj){
    this.args[0= makeFromImm(obj);
    obj.PC += 4;    
}
 
function getTwoRegs(obj){
    this.args[0= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
    this.args[1= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
}
 
function getThreeRegs(obj){
    this.args[0= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
    this.args[1= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
    this.args[2= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
}
 
function getRegString(obj){
    this.args[0= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
    this.args[1= getString(obj);
}
 
function getRegRegString(obj){
    this.args[0= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
    this.args[1= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
    this.args[2= getString(obj);
}
 
function getRegTwoString(obj){
    this.args[0= obj.code[obj.PC];
    obj.PC += 1;
    this.args[1= getString(obj);
    this.args[2= getString(obj);
}
 
function getString(obj){
    var res = "";
    while(obj.code[obj.PC] != 0) {
        res += String.fromCharCode(obj.code[obj.PC]);
        obj.PC += 1;
    }
    obj.PC += 1;
    return res;
}
 
Opcode0.prototype = {
    consumeArgs : function(obj){},
    execute: function(){}
};
 
Opcode1.prototype = {
    consumeArgs: getRegImm,
    execute: function(obj){
        obj.registers[this.args[0]] = (obj.registers[this.args[0]] +  this.args[1]) % 0x100000000;
    }
}
 
 
Opcode2.prototype = {
    consumeArgs: getTwoRegs,    
    execute: function(obj){
        obj.registers[this.args[0]] = (obj.registers[this.args[0]] + obj.registers[this.args[1]]) % 0x100000000;
    }
}
 
Opcode3.prototype = {
    consumeArgs: getRegImm,
    execute: function(obj){
        obj.registers[this.args[0]] = ((obj.registers[this.args[0]] -  this.args[1]) % 0x100000000>>> 0;
    }
}
 
Opcode4.prototype = {
    consumeArgs: getTwoRegs,
    execute: function(obj){
        obj.regsiters[this.args[0]] = ((obj.registers[this.args[0]] - this.registers[this.args[1]])%100000000>>> 0
    }
}
 
Opcode5.prototype = {
    consumeArgs: getThreeRegs,
    execute: function(obj){
        var mult = obj.registers[this.args[0]] * obj.registers[this.args[1]];
        console.log(mult.toString(16));
        obj.registers[this.args[2]] = (mult / obj.pow) >>> 0;
        obj.registers[this.args[2]+1= (mult & 0xffffffff>>> 0;
    }
}
 
Opcode6.prototype = {
    consumeArgs: getThreeRegs,
    execute: function(obj){
        var divs = obj.registers[this.args[0]] * obj.pow + obj.registers[this.args[0]+1];
        obj.registers[this.args[2]]  = (divs / obj.registers[this.args[1]]) >>> 0;
        obj.registers[this.args[2]+1]= (divs % obj.registers[this.args[1]]) >>> 0;
    }
}
 
Opcode7.prototype = {
    consumeArgs: getRegImm,
    execute: function(obj) {
        obj.registers[this.args[0]] = this.args[1];
    }    
}
 
Opcode8.prototype = {
    consumeArgs: getImm,
    execute: function(obj){
        obj.callstack.push(obj.PC);
        obj.PC = this.args[0];
    }
}
 
Opcode9.prototype = {
    consumeArgs: getImm,
    execute: function(obj){
        obj.PC = (obj.PC +  this.args[0]) % obj.code.length;
    }
}
 
Opcode10.prototype = {
    consumeArgs: function(){},
    execute: function(obj){
        obj.PC = obj.callstack.pop();
    }
}
 
Opcode11.prototype = {
    consumeArgs: getRegString,
    execute: function(obj){
        obj.registers[this.args[0]] = eval('new '+this.args[1]);
    }
}
 
Opcode12.prototype = {
    consumeArgs: getRegTwoString,
    execute: function(obj){
        obj.registers[this.args[0]][this.args[1]] = Function(this.args[2]);
    }
}
 
Opcode13.prototype = {
    consumeArgs: getRegRegString,
    execute: function(obj){
        obj.registers[this.args[0]] = obj.registers[this.args[1]][this.args[2]];
    }
}
 
Opcode14.prototype = {
    consumeArgs: getRegRegString,
    execute: function(obj){
        obj.registers[this.args[1]][this.args[2]] = obj.registers[this.args[0]];
    }
}
 
Opcode15.prototype = {
    consumeArgs: getRegRegString,
    execute: function(obj){
        obj.registers[this.args[0]] = obj.registers[this.args[1]][this.args[2]]();
    }
}
function check(){
machine = new Machine;
machine.loadcode([1117998106101991160121120011410111611711411032100111991171091011101164610310111669108101109101110116115661218497103789710910140391051101121171163941914893461189710811710147470153112001431117115101114105110112117116012112101191051101001111194610997991041051101014610111010032613210211711099116105111110404112311610410511546991111001016191935911610410511546806761495551125474701531121012112209710810111411640494159474711234799810610199116255925525525512109710810111411640504159474712234120255118971143210261119105110100111119461099799104105110101461141011031051151161011141159149934611711510111410511011211711647471011897114321053261321024610810111010311610447471011897114321101111109910132613239103114111107101395947471011897114321063261324859474710118971143211111711632613291935947471011897114321011133261321161141171015947471011910410510810140106326032105411234747101111171164611211711510440102469910497114671111001016511640106413294321101111109910146991049711467111100101651164010637534141474710106434359474710125474710118971143210112032613232914944325148443249524432495044325457443249524432494432565344325553443253484432524844325155443252564432505244324948443253544432535344325254443253544432544893594747101051023240101120461081011101031161043261613211111711646108101110103116104413212347471010632613248594747101191041051081014010632603210112046108101110103116104411234747101051024010112091106933233613211111711691106934147471010111332613210297108115101594747101063243613249594747101254747101051024010111341123474710971081011141164039897985328773783339415947471012510110811510112310971081011141164039787980693339415910125125101108115101123971081011141164039787980693339415912547472559255255255121097108101114116405141594747151234120255925525525512109710810111411640524159474710971081011141164053415947471097108101114116405441594747109710810111411640554159474701211030118971143210532614859119104105108101401056011910511010011111946109979910410511010146991111001014610810111010311610441123105102401191051101001111194610997991041051101014699111100101911059332616132505353324132119105110100111119461099799104105110101469911110010191105933261324859105434312547470121104011910511010011111946109979910410511010146806761495550474701501103015011040])
machine.run();
}
cs

javascript code 로 어셈블리처럼 동작하도록 만든 코드 입니다. (EIP 개념도 있고 Register 개념도 있고...)

문제는 check 함수에서 loadcode 할 시 저 바이트 코드 시퀀스가 어떤 행동을 하는지 아는게 문제 였습니다.

그래서 저는 저 바이트 코드 시퀀스는 Operator (Opcode) 와 Operand (Argument)로 구성되어 있다고 가정하고 자바 스크립트의 모든 Opcode prototype에 있는 execute function쪽에 console.log 를 찍었습니다.

예를들어,

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Opcode1.prototype = {
    consumeArgs: getRegImm,
    execute: function(obj){
        console.log("Opcode1 executed : [" + obj.registers[this.args[0]].toString() + " + " + this.args[1]);
        obj.registers[this.args[0]] = (obj.registers[this.args[0]] +  this.args[1]) % 0x100000000;
    }
}
cs

이런식으로 console.log 를 두게 되면 크롬 F12를 눌러 Console tab 에서 임시적으로 디버깅이 가능합니다. 모든 Opcode에 저렇게 달아 놓고 실행을 시키면 어떤 Opcode들이 호출이 되었고 어떤 순서로 호출되었으며 어떤 argument 들이 들어 갓는지 알 수 있습니다.


이런식으로 말이죠. 좀 더 분석하고 싶었는데 opcode 12 번에서 제가 원하는 결과가 바로 터져 버렷습니다 'ㅅ';


이미 이 로그만으로도 풀기 충분해 보입니다. 키 길이는 ex 와 동일하다는 조건문이 있기 때문에 20 글자 이며 위에서 nonce 를 "groke" 라고 주었고 사용자 입력 값과 xor 시킵니다. 결과적으로

nonce 변수 = X
사용자 입력 변수 = Y
최종 결과 변수 = Z

라고 한다면 

X[i % 5] ^ Y[i] = Z[i], {i | i = 0 ... 19}
Y[i] = Z[i] ^ X[i % 5]

이를 파이썬 코드로 작성하면 다음과 같습니다.

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ex = [13014126914185755040374824105655465660]
nonce = "groke"
 
for i in range(020):
    print chr(ord(nonce[i%5]) ^ ex[i]),
cs

f l a g   i s :   W O W _ s o _ E A S Y


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