2020 KCTF秋季賽 | 第四題點評及解題思路

Editor發表於2020-11-24

在經過2天緊張激勵的拉鋸戰後，第四題歷時2天，最終於今日（24號）中午12點正式關閉攻擊通道。

2020 KCTF秋季賽 | 第四題點評及解題思路

此題共有1901人圍觀，並在開賽後的4.5小時左右，tekkens戰隊遙遙領先，奪下首旗，獲取一血額外加分。打打醬油戰隊緊隨其後，奪得第2名。第3名的競爭異常激烈，最終ReZero戰隊以微弱的優勢勝出。但不容小覷的是，ReZero戰隊仍然穩坐總排行第1名的寶座。

截止賽題關閉，累計共有12支戰隊攻破成功！恭喜！

2020 KCTF秋季賽 | 第四題點評及解題思路

接下來讓我們一起來看一下這道題的設計思路和詳細解析吧。

一.題目簡介

千鈞一髮之際，你成功駕駛飛船離開“破曉”，向地球返航。

漂泊在無邊無際的宇宙中，你把飛船設定為自動駕駛狀態，呆滯地透過玻璃看著神祕又浩瀚的宇宙。忽然，眼角餘光掃過一抹熟悉的藍色。

你激動地湊上前，趴在艙窗上仔細辨認窗外的景象，那顆蔚藍的星球也逐漸清晰起來。地球真的沒有毀滅？

你把飛船推進器的功率開到最大，伴隨著一圈圈煙霧消散在宇宙中，向地球衝刺。飛船拖著長長的尾巴，衝破大氣層降落在地球上。開啟艙門的瞬間，你久違地深吸了一口地球上的空氣。掃視四周，你發現城市完好如初，路上人來人往，一切都一如既往地平靜。

你有些愣神，不小心撞上了一個行人。“對不起”剛說出口，回應你的卻是冷漠。那人沒有表現出任何情緒的波動，只是沉默地快步走過。更讓你不由得打寒顫的是，他的眼神空洞而冰冷，就彷彿一具沒有靈魂的軀殼。

溫暖的陽光在地上投射出你孤零零的影子，伴隨著耳邊細碎的腳步聲慢慢清晰起來，你看到那些投下的人影逐漸拉長，向你逼近。

無冤無仇，這些人到底想做什麼？難道是登上方舟獨活的人引起了被丟在地球自生自滅的人群憤？還是地球受黑洞影響，生態發生了變異？

腦補了種種可能性一時也無法得到證實，但直覺告訴你來者不善，還是先溜為妙。這時你恰好看到路邊停了一輛陸空兩用飛行汽車。

這時，你發現該飛行汽車需要輸入金鑰，然後才能夠成功解鎖。並且車內手機上有一個app，或許，從這個apk中你可以找到正確的金鑰並解鎖該飛行汽車，加油！

[注意：看雪CTF QQ群：8601428；完成題目的選手請提交WP，得到名次選手，領獎品前需要完成WP]

[說明：一道Android題，支援的平臺Andorid 7,7.1,8,8.1,9.0 ]

更新說明：
2020/11/22 18:30 第四題突破重圍，題目稽核修正後，作者給錯版本了，之前的提交的程式是用第三方殼360處理了，現在將沒用殼的版本放上了，除了殼外，程式其他部分完全一樣，flag也一樣，若殼脫了，不用下載新版，可以繼續研究。
無殼版本請重新下載。

二.出題團隊簡介

三.看雪專家點評

點評由 xtgo戰隊 number_Z 提供。

此題設計新穎，作者巧妙的結合了常用的對稱加密演算法，分別在native層和java層進行變形實現，具備一定程度的反除錯等設計，在給進攻方提供小阻礙的同時，也全面考察了答題者的技術深度與廣度。

題目後期更是別出心裁的設計了一些小技巧，進一步考察了進攻方的細心能力。

解出小彩蛋flag{tryagain??}，既說明了答題者此時的解密演算法已無誤，又隱晦的暗示和鼓勵了答題者要再接再厲。吃透本題後，相信每一位答題者都會有所收穫。

四.設計思路

設計思路由作者 hanbingle 提供。

題目設計思路：
通過對ART對類函式的呼叫流程進行hook，實現java函式的功能複用，即實現java函式的位元組碼修改。

解題思路：
需要定位出被修改的java函式的位元組碼內容，分析出每一次變化時導致的函式的功能。（當前只針對Andorid 7,7.1,8,8.1，9.0進行了適配，需要在這幾種andorid系統版本的手機上執行）。

正確答案：flag{thisiskey!}

五.解析過程

本解析過程由xtgo戰隊 number_Z 提供。

一、序

看到題目後，發現某成品殼，過除錯，開門、撬鎖一把梭，最後腳踩dex檔案。哼~大局已定~

不好意思，進場姿勢錯了。

二、題目分析

顫巍巍地拿起新APK，慢條斯理地投入jadx，可以比較困難地分析出邏輯。

輸入的flag反射呼叫Crack.check()對稱加密一波crypt(flag.getBytes())native crackjni(bytes[] crypt(flag.getBytes()))再加密一波native洗禮後的bytes[]，過一遍->crypt，再->base64加密下自欺欺人對比一下？otVvmpP4ZI58pqB26OTaYw==，看起來也就這樣

三、native分析

再次顫巍巍的把libcrack.so扔到ida，掏出我的八尺鏡Findcrypt，看看裡面有什麼牛鬼蛇神。

這就是AES麼？我還沒開始分析啊喂！大致知道演算法後，我們找到Java_com_kanxue_crackme_MyCrack_crackjni函式，對比下常規AES，發現幾處關鍵點：

1. so中無逆Sbox及解密演算法

2. 擴充祕鑰演算法有更改

3. 最後要比對的結果被反射修改為"l+x7fKd2FBaaEY4NV4309A=="，至於為什麼的話，反解密下，一個14位，一個16位，或者除錯看下

四、解密

1、基於題目正Sbox，反算逆Sbox

/** * S盒 */static const int S[16][16] = { 0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5, 0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76, 0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0, 0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0, 0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc, 0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15, 0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a, 0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75, 0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0, 0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84, 0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b, 0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf, 0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85, 0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8, 0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5, 0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2, 0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17, 0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73, 0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88, 0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb, 0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c, 0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79, 0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9, 0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08, 0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6, 0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a, 0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e, 0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e, 0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94, 0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf, 0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68, 0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16 };/** * 逆S盒 */static const int S2[16][16] = { 0x52, 0x09, 0x6a, 0xd5, 0x30, 0x36, 0xa5, 0x38, 0xbf, 0x40, 0xa3, 0x9e, 0x81, 0xf3, 0xd7, 0xfb, 0x7c, 0xe3, 0x39, 0x82, 0x9b, 0x2f, 0xff, 0x87, 0x34, 0x8e, 0x43, 0x44, 0xc4, 0xde, 0xe9, 0xcb, 0x54, 0x7b, 0x94, 0x32, 0xa6, 0xc2, 0x23, 0x3d, 0xee, 0x4c, 0x95, 0x0b, 0x42, 0xfa, 0xc3, 0x4e, 0x08, 0x2e, 0xa1, 0x66, 0x28, 0xd9, 0x24, 0xb2, 0x76, 0x5b, 0xa2, 0x49, 0x6d, 0x8b, 0xd1, 0x25, 0x72, 0xf8, 0xf6, 0x64, 0x86, 0x68, 0x98, 0x16, 0xd4, 0xa4, 0x5c, 0xcc, 0x5d, 0x65, 0xb6, 0x92, 0x6c, 0x70, 0x48, 0x50, 0xfd, 0xed, 0xb9, 0xda, 0x5e, 0x15, 0x46, 0x57, 0xa7, 0x8d, 0x9d, 0x84, 0x90, 0xd8, 0xab, 0x00, 0x8c, 0xbc, 0xd3, 0x0a, 0xf7, 0xe4, 0x58, 0x05, 0xb8, 0xb3, 0x45, 0x06, 0xd0, 0x2c, 0x1e, 0x8f, 0xca, 0x3f, 0x0f, 0x02, 0xc1, 0xaf, 0xbd, 0x03, 0x01, 0x13, 0x8a, 0x6b, 0x3a, 0x91, 0x11, 0x41, 0x4f, 0x67, 0xdc, 0xea, 0x97, 0xf2, 0xcf, 0xce, 0xf0, 0xb4, 0xe6, 0x73, 0x96, 0xac, 0x74, 0x22, 0xe7, 0xad, 0x35, 0x85, 0xe2, 0xf9, 0x37, 0xe8, 0x1c, 0x75, 0xdf, 0x6e, 0x47, 0xf1, 0x1a, 0x71, 0x1d, 0x29, 0xc5, 0x89, 0x6f, 0xb7, 0x62, 0x0e, 0xaa, 0x18, 0xbe, 0x1b, 0xfc, 0x56, 0x3e, 0x4b, 0xc6, 0xd2, 0x79, 0x20, 0x9a, 0xdb, 0xc0, 0xfe, 0x78, 0xcd, 0x5a, 0xf4, 0x1f, 0xdd, 0xa8, 0x33, 0x88, 0x07, 0xc7, 0x31, 0xb1, 0x12, 0x10, 0x59, 0x27, 0x80, 0xec, 0x5f, 0x60, 0x51, 0x7f, 0xa9, 0x19, 0xb5, 0x4a, 0x0d, 0x2d, 0xe5, 0x7a, 0x9f, 0x93, 0xc9, 0x9c, 0xef, 0xa0, 0xe0, 0x3b, 0x4d, 0xae, 0x2a, 0xf5, 0xb0, 0xc8, 0xeb, 0xbb, 0x3c, 0x83, 0x53, 0x99, 0x61, 0x17, 0x2b, 0x04, 0x7e, 0xba, 0x77, 0xd6, 0x26, 0xe1, 0x69, 0x14, 0x63, 0x55, 0x21, 0x0c, 0x7d };

2、用於計算擴充套件空間的Key及本題中擴充套件祕鑰演算法

# 根據此演算法直接計算出初始44*4矩陣空間{0x6b616f6b, 0x616f6e69, 0x6b616f6b, 0x616f6e69, 0xc2fe9684, 0xa391f8ed, 0xc8f09786, 0xa99ff9ef, 0x1b674957, 0xb8f6b1ba, 0x7006263c, 0xd999dfd3, 0xf1f92f62, 0x490f9ed8, 0x3909b8e4, 0xe0906737, 0x997cb583, 0xd0732b5b, 0xe97a93bf, 0x09eaf488, 0x0ec37182, 0xdeb05ad9, 0x37cac966, 0x3e203dee, 0x99e45930, 0x475403e9, 0x709eca8f, 0x4ebef761, 0x778cb61f, 0x30d8b5f6, 0x40467f79, 0x0ef88818, 0xb6481bb4, 0x8690ae42, 0xc6d6d13b, 0xc82e5923, 0x9c833d5c, 0x1a13931e, 0xdcc54225, 0x14eb1b06, 0x432c52a6, 0x593fc1b8, 0x85fa839d, 0x9111989b}

3、輸出反解密程式碼

String testResult1 = "ZmxhZ3RyeWFnYWluP30=";byte[] so_output_result1 = crypt(decoder.decodeBuffer(testResult1));System.out.println(testResult1);System.out.println(Arrays.toString(so_output_result1));System.out.println(bytesToHex(so_output_result1));// [3, -7, -126, 26, 122, 0, -31, -69, 58, -29, 67, 64, 67, 108]// 0x03, 0xF9, 0x82, 0x1A, 0x7A, 0x00, 0xE1, 0xBB, 0x3A, 0xE3, 0x43, 0x40, 0x43, 0x6CString testResult2 = "l+x7fKd2FBaaEY4NV4309A==";System.out.println(testResult2);byte[] so_output_result2 = crypt(decoder.decodeBuffer(testResult2));System.out.println(Arrays.toString(so_output_result2));System.out.println(bytesToHex(so_output_result2));// [-14, 121, -104, 1, -87, 4, -116, -52, -57, -109, -92, 35, 43, -100, -36, -36]// 0xF2, 0x79, 0x98, 0x01, 0xA9, 0x04, 0x8C, 0xCC, 0xC7, 0x93, 0xA4, 0x23, 0x2B, 0x9C, 0xDC, 0xDC

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4、AES解密

這裡就不放了，網上通用解密方法就可以，更改好上面的擴充套件祕鑰空間，配合逆Sbox解密，得到輸入進native的16位byte[]，再次java層crypt解密，一套小寸拳，亂碼這不就出現了麼~

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5、來吧來吧，把坑埋了吧

看看這一段神祕的程式碼：

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其實dword_D38C83D8是b.txt這個dex的起始地址，而後面的0x16D3A6則是距該起始地址的偏移，我們用IDA開啟b.txt找到該偏移地址。

可以發現這是一個Smali的字串賦值操作，對比下google官方解釋可以知道，上面的程式碼就是把原來的3DCF修改為3DD3。

Dalvik 位元組碼：

同步修改之後，可以看到原始java層加解密的crypt方法中的key被更改為"keepGoing”。

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# 修正crypt方法public static byte[] crypt_fix(byte[] b_data) {    if (b_data == null) {        return null;    }    int x = 0;    int y = 0;    byte[] b_key = "keepGoing".getBytes();    byte[] key = new byte[256];    for (int i = 0; i < 256; i++) {        key[i] = (byte) i;    }    int index1 = 0;    int index2 = 0;    if (b_key == null || b_key.length == 0) {        return null;    }    for (int i2 = 0; i2 < 256; i2++) {        index2 = ((b_key[index1] & 255) + (key[i2] & 255) + index2) & 255;        byte tmp = key[i2];        key[i2] = key[index2];        key[index2] = tmp;        index1 = (index1 + 1) % b_key.length;    }    byte[] result = new byte[b_data.length];    for (int i3 = 0; i3 < b_data.length; i3++) {        x = (x + 1) & 255;        y = ((key[x] & 255) + y) & 255;        byte tmp2 = key[x];        key[x] = key[y];        key[y] = tmp2;        result[i3] = (byte) (b_data[i3] ^ key[((key[x] & 255) + (key[y] & 255)) & 255]);    }    return result;}

使用crypt_fix函式解密，得到了正確的native byte[]輸出結果：String testResult2 = "l+x7fKd2FBaaEY4NV4309A==";System.out.println(testResult2);byte[] so_output_result2 = crypt_fix(decoder.decodeBuffer(testResult2));System.out.println(Arrays.toString(so_output_result2));System.out.println(bytesToHex(so_output_result1));{40, -128, -114, -30, 10, -79, 122, 37, -62, 22, 120, 86, 58, 74, 127, -85}將這個byte[]進行AES解密得到：{3, -7, -126, 26, 117, 6, -16, -77, 46, -21, 89, 69, 25, 104, 9, 85}再使用原來的crypt函式解密得到flag:byte[] result = {3,-7,-126,26,117,6,-16,-77,46,-21,89,69,25,104,9,85};String flag = new String(crypt(result));System.out.println(flag);flag{thisiskey!}