163 lines
6.5 KiB
Markdown
163 lines
6.5 KiB
Markdown
# SuiGeneris
|
||
|
||
Это не x86. Это не ARM. Это нечто sui generis — единственное в своём роде.
|
||
|
||
## Разбор решения
|
||
|
||
В начале нам выдается `vm_runner` и `firmware.bin`
|
||
|
||
Попытаемся проверить что делает и для чего задействован бинарь:
|
||
```bash
|
||
file vm_runner
|
||
strings -n 5 vm_runner | head -n 20
|
||
./vm_runner
|
||
./vm_runner firmware.bin
|
||
```
|
||
|
||
Так получим, что, во-первых, это **ELF x86_64**. Также заметим, если не передать никаких аргументов, тогда бинарник напечатает: `usage: %s firmware.bin`. И, наконец, если в качестве аргумента воспользуемся файлов с прошивкой, тогда у нас попросит ввести флаг `Enter flag:` и затем получим ответ `Correct!` или `Wrong.`.
|
||
|
||
То есть задача сводится к тому, чтобы понять, как именно раннер валидирует ввод.
|
||
|
||
Изучим функцию загрузки прошивки. Для этого обратимся к строкам `bad firmware header` и `failed to load firmware`. Там обнаружим следующие факты:
|
||
- сначала читаются 24 байта заголовка;
|
||
- проверяются `magic` и `version`;
|
||
- потом читаются `code_len` и `data_len` 32-битных слов.
|
||
|
||
Общий формат заголовка выглядит следующим образом:
|
||
|
||
| Поле | Тип | Назначение |
|
||
| --- | --- | --- |
|
||
| `magic` | `uint32_t` | Сигнатура прошивки |
|
||
| `version` | `uint32_t` | Версия формата |
|
||
| `code_len` | `uint32_t` | Длина code-секции (в словах) |
|
||
| `data_len` | `uint32_t` | Длина data-секции (в словах) |
|
||
| `flag_len` | `uint32_t` | Ожидаемая длина флага |
|
||
| `target` | `uint32_t` | Целевой параметр проверки |
|
||
|
||
Выполним быструю проверку:
|
||
```python
|
||
import struct
|
||
from pathlib import Path
|
||
|
||
b = Path("firmware.bin").read_bytes()
|
||
magic, version, code_len, data_len, flag_len, target = struct.unpack("<6I", b[:24])
|
||
print(hex(magic), version, code_len, data_len, flag_len, hex(target))
|
||
print("file_size", len(b))
|
||
print("expected", 24 + 4 * code_len + 4 * data_len)
|
||
```
|
||
|
||
В цикле исполнения декод инструкции такой:
|
||
|
||
| Поле | Формула извлечения | Биты |
|
||
| --- | --- | --- |
|
||
| `dst` | `insn & 0xFFF` | `0..11` |
|
||
| `src` | `(insn >> 12) & 0xFFF` | `12..23` |
|
||
| `guard` | `(insn >> 24) & 0xFF` | `24..31` |
|
||
|
||
То есть инструкция кодируется как:
|
||
|
||
```text
|
||
MOVE: dst | (src << 12) | (guard << 24)
|
||
```
|
||
|
||
Логику `guard` удобнее воспринимать как развилку:
|
||
|
||
```mermaid
|
||
flowchart TD
|
||
B{guard == 0xFF?}
|
||
B -- Да --> C[Выполнить команду]
|
||
B -- Нет --> D{R_guard even}
|
||
D -- Да --> E[Пропустить команду]
|
||
D -- Нет --> C
|
||
```
|
||
> `guard = 0xFF` всегда запускает команду; иначе команда выполняется только при нечётном `R[guard]`.
|
||
|
||
Сформируем карту портов. Восстановим её из `read_src`/`write_dst`:
|
||
|
||
| Блок | Порты | Назначение |
|
||
| --- | --- | --- |
|
||
| Registers | `0x00..0x0F` | `R0..R15` |
|
||
| ALU | `0x10`, `0x11`, `0x12` | `A`, `B/trigger`, `OUT` |
|
||
| MUL | `0x20`, `0x21`, `0x22` | `A`, `B/trigger`, `OUT` |
|
||
| ROT | `0x30`, `0x31`, `0x32` | `A`, `S/trigger`, `OUT` |
|
||
| PRNG | `0x40`, `0x41`, `0x42` | `seed`, `step/trigger`, `OUT` |
|
||
| HASH | `0x60`, `0x61`, `0x62` | `A`, `B/trigger`, `OUT` |
|
||
| INPUT | `0x51` | Чтение байтов введенного флага |
|
||
| CONST | `0x90` | Чтение 32-битных слов из `data[]` |
|
||
| OUTPUT | `0x52` | Буфер выхода VM |
|
||
|
||
Теперь попытаемся определить, что делают блоки `ALU/MUL/ROT/HASH/PRNG`. Семантика из `write_dst`:
|
||
```c
|
||
alu(a,b) = a + b
|
||
mul(a,b) = a + b
|
||
rot(a,s) = rol(a, s)
|
||
hash(a,b) = a + b + 0x9E3779B9
|
||
prng(x,t) = xorshift32(x ^ t)
|
||
```
|
||
чтение `*_OUT` просто возвращает последнее значение. Никакой блокировки чтения по `ready` тут нет
|
||
|
||
После выполнения VM в `main` идет финальная проверка:
|
||
|
||
- считается `output_base = 3 + 3 * flag_len`;
|
||
- проверяется, что длина `data[]` достаточна;
|
||
- сравниваются `vm.output_buf` и хвост `data[]`;
|
||
- дополнительно сравнивается `R15` с отдельным словом `target2`.
|
||
|
||
Из этого получается такой `layout`:
|
||
|
||
| Смещение в `data[]` | Содержимое |
|
||
| --- | --- |
|
||
| `0` | `seed` для `R14` |
|
||
| `1` | `seed` для `R15` |
|
||
| `2` | `seed` для `PRNG` |
|
||
| `3..(3 + 3*flag_len - 1)` | Константы `c_mul`, `c_rot`, `c_tw` |
|
||
| далее `flag_len` слов | `expected_output` |
|
||
| последнее слово | `target2` (целевое значение `R15`) |
|
||
|
||
Если декодировать блок кода VM, он повторяется для каждого байта ввода.
|
||
Псевдокод получается такой:
|
||
|
||
```text
|
||
R14 = seed_r14
|
||
R15 = seed_r15
|
||
PRNG = seed_prng
|
||
MUL_OUT = 0
|
||
|
||
for i in 0..n-1:
|
||
byte = input[i]
|
||
|
||
stale_mul = MUL_OUT
|
||
stale_prng = PRNG
|
||
|
||
MUL_OUT = byte + c_mul[i]
|
||
rot = rol(R14, c_rot[i])
|
||
alu = rot + stale_prng
|
||
R14 = hash(stale_mul, alu)
|
||
|
||
PRNG = prng(PRNG, c_tw[i])
|
||
R15 = hash(R15, byte)
|
||
|
||
OUTPUT[i] = R15
|
||
```
|
||
|
||
В прошивке лежит полный массив `OUTPUT`, а это просто последовательные значения `R15`. Обновление регистра:
|
||
|
||
```text
|
||
R15_next = R15_prev + byte + 0x9E3779B9
|
||
```
|
||
|
||
Отсюда напрямую:
|
||
|
||
```text
|
||
byte = R15_next - R15_prev - 0x9E3779B9
|
||
```
|
||
|
||
Проходим по всем `OUTPUT[i]`, для каждого считаем `byte`, проверяем что это диапазон `0..255`, и получаем весь флаг.
|
||
|
||
### Автоматический solver
|
||
|
||
В репозитории также прикреплен файл с авторешением: `solver.py`. Запуск можно осуществить при помощи команды:
|
||
|
||
```bash
|
||
python3 solve/solver.py firmware.bin
|
||
``` |