Write-Up BreizhCTF 2018

April 22, 2018

Le BreizhCTF est une compétition autour de la sécurité, qui a lieu à Rennes tous les ans, où des équipes de 5 personnes se retrouvent face à un code obscurci, des binaires à reverse, des injections diverses et variées... tout ça pour trouver des flags et marquer un maximum de points.

L'édition 2018 s'est tenue durant la nuit du 20 au 21 avril dans le hall de l'université de Rennes 1. Vous pouvez trouver la vidéo de l'évènement sur Vimeo. L'évènement s'est bien terminé pour notre équipe puisque nous avons fini 7e (équipe ~).

scoreboard bzhctf

C'est donc l'occasion pour ma part de faire un compte-rendu des challenges sur lesquels j'ai travaillés.

Mais avant de commencer, les autres write-ups de notre équipe sont disponibles ici :

Baby JS

Pour ce challenge, on récupérait un texte inconnu et un fichier javascript baby.js qui avait l'air bien obscurci. En écrivant ce write-up, je me rends compte qu'il n'a pas été obscurci à la main mais à l'aide de l'outil JSFuck (merci Tristan).

Voilà à quoi ressemble du code après passage dans JSFuck :

[][(![]+[])[+[]]+([![]]+[][[]])[+!+[]+[+[]]]+(![]+[])...

Le détail de l'implémentation se trouve sur le README du projet github de JSFuck. Pensant que ce JS a été obscurci spécialement pour l'évènement, je me suis mis en quête d'un moyen de le désobscurcir à la main.

Sans pour autant complètement comprendre pourquoi, il apparait que :

  1. En enlevant la première déclaration de tableau ([])
  2. En enlevant l'appel à la fonction tout à la fin de la ligne (())
  3. En stockant ce qui reste dans une variable (let a =)

Ce qui ressemble à ça :

let a = [(![]+[])[+[]]+...
console.log(a[0])

On obtient alors la fonction suivante :

function breizHash(string, method)  {
  if (!('ENCRYPT' == method || 'DECRYPT' == method)) {
    method = 'ENCRYPT';
  }

  if ('ENCRYPT' == method)    {
    var output = '';
    for (var x = 0, y = string.length, charCode, hexCode; x < y; ++x) {
      charCode = string.charCodeAt(x);
      if (128 > charCode) {
        charCode += 128;
      } else if (127 < charCode) {
        charCode -= 128;
      }
      charCode = 255 - charCode;
      hexCode = charCode.toString(16);
      if (2 > hexCode.length) {
        hexCode = '0' + hexCode;
      }
      output += hexCode;
    }
    return output;
  }
}

Fonction qui manque définitivement d'une partie DECRYPT. On peut réécrire cette partie en refaisant les étapes dans le sens inverse :

if ('DECRYPT' == method) {
  var output = '';
  for (var i = 0; i < string.length; i+=2) {
    var hexCode = Buffer.from(string[i] + string[i+1], 'hex')[0];
    var charCode = 255 - hexCode
    if (128 > charCode) {
      charCode += 128;
    } else if (127 < charCode) {
      charCode -= 128;
    }
    output += String.fromCharCode(charCode)
  }
  return output
}

Il suffit alors d'appeler la fonction breizHash avec le message encodé pour obtenir le flag.

console.log(breizHash("3d25373c2b39044f1d390a4a1c4b484e4f11204e4a20114f48204a4c3c0a0d16480620084c131c4f124c200b4f20352c20084f0d131b02","DECRYPT"));

Ce qui nous donne le flag suivant :

BZHCTF{0bFu5c4710n_15_n07_53Curi7y_w3lc0m3_t0_JS_w0rld}

Breizh Coin Miner

Pour ce challenge, l'objectif est de trouver des valeurs de départ dont le hash sha512 commence par 1337. C'est le principe du proof-of-work utilisé par Bitcoin. La seule façon connue à ce jour est d'essayer plein de valeurs de départ aléatoires, les hasher et regarder si le hash obtenu commence par 1337.

Pour la complexité demandée, un simple programme en javascript suffit. Pour les valeurs aléatoires, je récupère 100 octets depuis /dev/urandom que j'encode en base64. C'est cette chaîne de caractères en base64 que je vais hasher. En effet, pour valider les résultats, il est nécessaire de communiquer avec le serveur en utilisant un protocole texte : si jamais la valeur générée contient un byte interprété comme un retour à la ligne, mon résultat sera tronqué. En utilisant des chaînes en base64, je suis sûr de ne pas avoir de retour à la ligne.

Le programme final :

const crypto = require('crypto');
const RandBytes = new require('randbytes');
const randomSource = RandBytes.urandom.getInstance();

function iterate() {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    randomSource.getRandomBytes(100, function (buff) {
      let gen = buff.toString('base64');
      const hash = crypto.createHash('sha512');
      hash.update(gen);
      const res = hash.digest('hex')
      if (res.substring(0,4) == "1337") {
        console.log(gen);
      }
      resolve();
    });
  });
}

async function loop() {
  while(true) {
    await iterate();
  }
}
loop();

Pour s'exécuter, il faut installer le paquet randbytes.

npm install randbytes

Ensuite, il suffit d'exécuter le script, de récupérer 42 valeurs et les envoyer au serveur.

node index.js

En échange, le serveur retourne le flag (que je n'ai pas noté).

Breizh Kartenn

Le challenge consistait à renvoyer le nom de la ville correspondant au code postal fourni. Il était plutôt buggé car il avait un comportement indéfini quand plusieurs villes avaient le même code postal. En effet, il acceptait uniquement une seule des villes pour un code postal donné mais sans règle claire.

À cela s'ajoute qu'en fonction de la couleur du texte envoyé, il fallait répondre un texte différent. Si le texte de la question était vert, il fallait renvoyer YA! Me gwel <nom de la ville> :), si il était rouge il fallait renvoyer NANN! Me ne gwel ket <nom de la ville> :/.

Pour ce qui est de la couleur du texte, il s'agit de codes spéciaux interprétés par les émulateurs de terminaux. Pour faire un essai :

echo -e "\e[92m vert \e[91m rouge \e[0m"

Ce sont donc ces caractères que l'on va chercher pour connaître la couleur du texte. Si vous voulez en savoir plus sur la couleur dans les terminaux, je vous recommande la lecture de Bash tips: Colors and formatting (ANSI/VT100 Control sequences).

Étant donné que l'on doit répondre à un service TCP avec un protocole texte, j'ai du utiliser la bibliothèque socket de python également. Cependant, faisant face à un protocole texte principalement fait pour être utilisé par un humain, il est difficile de savoir combien d'octets il faut lire avant d'avoir tout le message. Pour ma part, je me suis basé sur la présence du prompt ou de certains mots clés dans le buffer.

La correspondance ville-code postal a été récupérée depuis un site internet pointé par le challenge. J'ai converti le tout en CSV :

Yffiniac,22120
Vitré,35500
Vezin-le-Coquet,35132
Vern-sur-Seiche,35770
Vannes,56000
Trégunc,29910
Trégueux,22950
Thorigné-Fouillard,35235
Theix-Noyalo,56450
Séné,56860
...

Enfin le code python consistait à mettre en place toutes les solutions évoquées précédemment :

import csv, socket, re

def read_until(st, token):
    data = b''
    while token not in data and b'BZHCTF' not in data and b'bzhctf' not in data and b'KENAVO' not in data:
        data += st.recv(8096)

    return data

mes_villes = {}
with open('villes-code-postaux.csv', newline='') as csvfile:
    csv_reader = csv.reader(csvfile, delimiter=',', quotechar='|')
    for row in csv_reader:
        mes_villes[row[1]] = row[0]

st = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
st.connect(("148.60.87.243", 9400))

msg = read_until(st, b'<ENTER>')
print(msg.decode('utf-8'))

st.send(b'\n')

while True:
    msg = read_until(st, b'>>')
    print(msg.decode('utf-8'))
    if b'bzhctf' in msg or b'BZHCTF' in msg or b'KENAVO' in msg:
        break

    vert = b'\x1b[92m' in msg
    rouge = b'\x1b[91m' in msg

    msg = msg.decode('utf-8')
    postcode = re.search(r"(\d+)\?", msg).group(1)

    reponse = ""
    if vert:
        reponse = "YA! Me gwel "+mes_villes[postcode]+" :)\n"
    else:
        reponse = "NANN! Me ne gwel ket "+mes_villes[postcode]+" :/\n"

    st.send(bytes(reponse, 'utf-8'))
    print(reponse)

Au bout d'un certain nombre de bonnes réponses, on obtient le flag (que je n'ai pas noté).

Breizh Path

Tout comme le challenge précédent, BreizhPath nécessite d'interagir avec un protocole texte relativement pratique pour un humain mais pas nécessairement facile à automatiser. Certaines parties du texte sont colorées, ajoutant à la difficulté.

Le but de ce challenge est de trouver le chemin le plus court entre deux points d'une carte représentée par un quadrillage possédant des murs. Il nous faut donc un algorithme de "path finding", on peut citer entre autre Breadth First Search, Dijkstra ou encore A*. Pour plus d'informations sur ces algorithmes, je recommande Introduction to A*.

Pour gagner du temps, on peut récupérer l'implémentation python sur la page dédiée.

Ensuite il nous reste à récupérer le labyrinthe depuis le socket, le stocker dans un format de donnée compatible avec notre implémentation, puis récupérer le résultat et le convertir au format attendu.

Voilà à quoi pouvait ressembler une carte :

 -  -  -  -  -  -  -  -  -  - 
 -  -  -  -  -  -  -  -  -  - 
 K  B  -  -  -  -  -  -  -  - 
 -  B  B  B  -  B  B  B  -  - 
 -  B  B  -  B  B  B  B  -  - 
 -  B  B  B  B  S  B  B  B  - 
 B  B  B  B  B  B  B  -  -  - 
 B  B  B  B  B  B  -  -  -  - 
 B  B  -  -  B  -  -  -  -  - 
 B  B  -  -  -  -  -  -  -  -

Il faut donc trouver le chemin le plus court de S à K. Dans ce cas, il fallait aller 4 fois à gauche puis 3 fois en haut puis 1 fois à gauche. On nous dit que :

  • haut = i
  • bas = k
  • gauche = j
  • droite = l

La réponse attendue est donc jjjjiiij.

Pour l'implementation, j'ai utilisé Dijkstra, mais A* aurait été suffisant et aurait nécessité moins de ressources. On suppose que le fichier implementation.py contenant A* et Dijkstra fourni par Red Blob Games se trouve dans le même dossier que notre solution.

from implementation import GridWithWeights, dijkstra_search, reconstruct_path
import sys, socket

st = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
st.connect(("148.60.87.243", 9500))
data = ""
while "<ENTER>" not in data:
    data = st.recv(200000).decode("utf-8")
    print(data)

st.send(b'\n')

def convert_path_to_relative_moves(p):
    if len(p) < 2:
        return ''

    dx = p[0][0] - p[1][0]
    dy = p[0][1] - p[1][1]
    if dx < 0: # right
        return 'l'+convert_path_to_relative_moves(p[1:])
    elif dx > 0: # left
        return 'j'+convert_path_to_relative_moves(p[1:])
    elif dy < 0: # bottom
        return 'k'+convert_path_to_relative_moves(p[1:])
    elif dy > 0: # up
        return 'i'+convert_path_to_relative_moves(p[1:])

while True:
    # get input
    data = b''
    while  b'New path to find' not in data and b'Out of the Grid' not in data:
        data += st.recv(8096)
    data = data.decode("utf-8").strip()
    print(data)
    if "No next step" in data:
        st.close()
        sys.exit(1)

    # parse input
    x, y, walls, weights, k, s = 0, 0, [], {}, None, None
    for line in data.split("\n"):
        if "STEP" in line or "New path":
            continue
        line = line.split()
        if len(line) < 1:
            continue
        x = 0
        while x < len(line):
            if '-' in line[x]:
                walls.append((x,y))
            else:
                if 'K' in line[x]:
                    k = (x, y)
                elif 'S' in line[x]:
                    s = (x, y)

                weights[(x,y)] = 1
            x += 1
        y += 1

    # create data structure
    diagram5 = GridWithWeights(x, y)
    diagram5.walls = walls
    diagram5.weights = weights

    # compute path
    came_from, cost_so_far = dijkstra_search(diagram5, s, k)
    path = reconstruct_path(came_from, s, k)
    answer = convert_path_to_relative_moves(path)
    print(answer)

    st.send(bytes(answer+"\n", "utf-8"))

s.close()

Ce qui permet d'obtenir le flag :

BZHCTF{1_w45_br0k3_bu7_n0_m0r3}

Cuvée d'exception

Une fois connecté à ce challenge en telnet, on était dans une jail python. On nous demandait de déclencher 35 exceptions Python différentes. Bien entendu, impossible de lever ses propres exceptions. J'ai commencé par essayer ce qui me passait par la tête :

throw
throw "e"
5/0
5[5]
[][3]
{}['t']a
    e

Mais impossible d'en trouver d'autres.

On a donc décidé de voir s'il n'était pas possible de sortir de la jail. Notre point de départ était l'article BreizhCTF 2016 – Write-Up – PyJail 1, 2, 3 d'Intrinsec.

Malheureusement pas de clé _module dans dans la classe warnings.catch_warnings.

En cherchant, Maximilien a trouvé un article nommé Python Sandbox Escape (en chinois !) qui nous a permis de trouver l'inspiration. Nous avons finalement trouvé une variable qui contenait le module os qui nous a permis d'exécuter des commandes et, finalement, de lire le flag.

La jail possède une liste noire de mots clés, dont os. Il existe plusieurs solutions pour contourner cette limitation quand il s'agit d'une chaine de caractère, comme une concaténation : 'o'+'s' ou encore en utilisant les codes ASCII '\x6F\x73'.

Finalement, la ligne suivante nous a permis de lire le flag :

print  ()\
        .__class__ \
        .__base__ \
        .__subclasses__()[59] \
        .__init__ \
        .func_globals['linecache'] \
        .__dict__['o'+'s'] \
        .__dict__['system']('cat *')

Ce qui permet d'obtenir le flag :

BZHCTF{y0u_kn0w_by_n0w_4_l177l3_b17_m0r3_4b0u7_d1ff3r3n7_py7h0n_exceptions_4nd_m4yb3_m0r3}

Et voilà, c'est tout !