evilpan's blog用手机打 CTF 种什么体验
目录
尝试不用电脑，只拿一台iPhone去参加看雪CTF2020 (娱乐向)
视频地址: https://www.bilibili.com/video/BV1Da4y1p7F3
背景
最近 iSH 在 Apple Store 上架了，之前一直抢不到 testflight 的配额，难得强管控的苹果会让这种 Terminal 类的应用发布，所以第一时间下载来玩玩。测试之后发现可以当做是一个简单的 Linux 虚拟机，至少常用的命令都没什么问题，正好看到看雪论坛有个 CTF，于是就试一下，能不能用手机来打一局 CTF :)
环境
iSH 是一个开源的 Terminal Emulator，在 iOS 中运行，使用用户态的 x86 指令模拟以及 syscall 翻译实现。iSH 中使用的是 Alphine Linux 镜像，用过 Docker 的应该都不会陌生。Alphine 是个非常轻量级的 Linux 发行版，在官网上可以直接下载各个平台预编译的镜像，平时有测试内核需求又不满足于 ramfs 的可以使用下载的镜像进行方便测试。
在 iSH 中已经有了一个简单的 Alphine 环境，可能是是因为苹果商店审核的原因，在其中并没有预置包管理工具。我们可以下载一个完整的 iso 重新挂载，但是有更简单的方法，直接从 Alphine Packages 中下载静态编译版本的 apk-tools-static:
wget http://dl-cdn.alpinelinux.org/alpine/latest-stable/main/x86/apk-tools-static-2.10.5-r1.apk
tar -zxvf apk-tools-static-2.10.5-r1.apk
./sbin/apk.static -X https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn --initdb add apk-tools
apk update
rm -rf ./sbin
我们用下载的 apk-tools-static 来安装 apk-tools，然后包管理工具 apk 就可以正常使用了。如果初始化的时候没有指定镜像源，可以使用下面的命令修改为清华大学的镜像源，加快国内的访问速度:
sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apk/repositories
之后需要的工具就可以自行安装了，我这里只需要 radare2 和 Python:
apk add radare2
apk add python3
题目是看雪 CTF2020 的签到题: https://ctf.pediy.com/game-season_fight-158.htm
Write Up
解题过程在文章开头的视频中已经可以看到了，这里还是用文字介绍下解题思路。
首先 rabin2 查看目标程序的信息:
$ rabin2 -I kctf2020.exe
arch x86
baddr 0x140000000
binsz 12288
bintype pe
bits 64
canary false
retguard false
class PE32+
cmp.csum 0x0000bcb6
compiled Thu Nov 12 03:49:32 2020
crypto false
dbg_file D:\Users\admin\Documents\Visual Studio 2015\Projects\ctf2020\ConsoleApplication1\x64\Release\ConsoleApplication1.pdb
endian little
havecode true
hdr.csum 0x00000000
guid 4EF50FB8F5E74CC481D01589FC111B1A1
laddr 0x0
lang c
linenum false
lsyms false
machine AMD 64
maxopsz 16
minopsz 1
nx true
os windows
overlay false
cc ms
pcalign 0
pic true
relocs false
signed false
sanitiz false
static false
stripped false
subsys Windows CUI
va true
可以看到是 PE64 的的程序，鉴于是签到题，所以就直接逆向分析了:
$ r2 kctf2020.exe
-- 💺
[0x14000154c]> s main
[0x140001000]> af
[0x140001000]> pd 20
;-- section..text:
┌ 459: int main (int argc, char **argv, char **envp);
│ bp: 7 (vars 7, args 0)
│ sp: 14 (vars 14, args 0)
│ rg: 0 (vars 0, args 0)
│ 0x140001000 4055 push rbp ; [00] -r-x section size 8192 named .text
│ 0x140001002 488dac24c0fe. lea rbp, [rsp - 0x140]
│ 0x14000100a 4881ec400200. sub rsp, 0x240
│ 0x140001011 488b05e82f00. mov rax, qword [section..data] ; [0x140004000:8]=0x2b992ddfa232 ; "2\xa2\xdf-\x99+"
│ 0x140001018 4833c4 xor rax, rsp
│ 0x14000101b 488985300100. mov qword [var_130h], rax
│ 0x140001022 33d2 xor edx, edx
│ 0x140001024 488d4c2430 lea rcx, [var_30h]
│ 0x140001029 41b800010000 mov r8d, 0x100 ; 256
│ 0x14000102f e8ce0e0000 call 0x140001f02
│ 0x140001034 33d2 xor edx, edx
│ 0x140001036 488d4d30 lea rcx, [var_bp_30h]
│ 0x14000103a 41b800010000 mov r8d, 0x100 ; 256
│ 0x140001040 e8bd0e0000 call 0x140001f02
│ 0x140001045 488d0dd42100. lea rcx, str.KCTF_2020 ; 0x140003220 ; "KCTF 2020!\n"
│ 0x14000104c e8ff010000 call 0x140001250
│ 0x140001051 488d0dd82100. lea rcx, str.http:__bbs.pediy.com ; 0x140003230 ; "http://bbs.pediy.com\n"
│ 0x140001058 e8f3010000 call 0x140001250
│ 0x14000105d 488d0de42100. lea rcx, str.Please_input_your_flag: ; 0x140003248 ; "Please input your flag: "
│ 0x140001064 e8e7010000 call 0x140001250
在 0x140001250 地址处经常有调用，根据参数可以猜测是打印函数，验证一下:
[0x140001000]> s 0x140001250
[0x140001250]> af
[0x140001250]> pdf
; CALL XREFS from main @ 0x14000104c, 0x140001058, 0x140001064, 0x14000119b, 0x1400011ab
┌ 85: int printf (const char *format);
│ ; var int64_t var_20h_2 @ rsp+0x20
│ ; var int64_t var_8h @ rsp+0x50
│ ; var int64_t var_10h @ rsp+0x58
│ ; var int64_t var_18h @ rsp+0x60
│ ; var int64_t var_20h @ rsp+0x68
│ ; arg int64_t arg1 @ rcx
│ ; arg int64_t arg2 @ rdx
│ ; arg int64_t arg3 @ r8
│ ; arg int64_t arg4 @ r9
│ 0x140001250 48894c2408 mov qword [var_8h], rcx ; arg1
│ 0x140001255 4889542410 mov qword [var_10h], rdx ; arg2
│ 0x14000125a 4c89442418 mov qword [var_18h], r8 ; arg3
│ 0x14000125f 4c894c2420 mov qword [var_20h], r9 ; arg4
│ 0x140001264 53 push rbx
│ 0x140001265 56 push rsi
│ 0x140001266 57 push rdi
│ 0x140001267 4883ec30 sub rsp, 0x30
│ 0x14000126b 488bf9 mov rdi, rcx
│ 0x14000126e 488d742458 lea rsi, [var_10h]
│ 0x140001273 b901000000 mov ecx, 1
│ 0x140001278 ff150a1f0000 call qword [sym.imp.api_ms_win_crt_stdio_l1_1_0.dll___acrt_iob_func] ; [0x140003188:8]=0x3a98 reloc.api_ms_win_crt_stdio_l1_1_0.dll___acrt_iob_func
│ 0x14000127e 488bd8 mov rbx, rax
│ 0x140001281 e8baffffff call fcn.140001240
│ 0x140001286 4533c9 xor r9d, r9d
│ 0x140001289 4889742420 mov qword [var_20h_2], rsi
│ 0x14000128e 4c8bc7 mov r8, rdi
│ 0x140001291 488bd3 mov rdx, rbx
│ 0x140001294 488b08 mov rcx, qword [rax]
│ 0x140001297 ff15e31e0000 call qword [sym.imp.api_ms_win_crt_stdio_l1_1_0.dll___stdio_common_vfprintf] ; [0x140003180:8]=0x3aaa reloc.api_ms_win_crt_stdio_l1_1_0.dll___stdio_common_vfprintf
│ 0x14000129d 4883c430 add rsp, 0x30
│ 0x1400012a1 5f pop rdi
│ 0x1400012a2 5e pop rsi
│ 0x1400012a3 5b pop rbx
└ 0x1400012a4 c3 ret
果然是打印函数，直接重命名一下，清爽一些:
[0x140001250]> af printf
[0x140001250]> s-
[0x140001000]> pd 20
;-- section..text:
┌ 459: int main (int argc, char **argv, char **envp);
│ bp: 7 (vars 7, args 0)
│ sp: 14 (vars 14, args 0)
│ rg: 0 (vars 0, args 0)
│ 0x140001000 4055 push rbp ; [00] -r-x section size 8192 named .text
│ 0x140001002 488dac24c0fe. lea rbp, [rsp - 0x140]
│ 0x14000100a 4881ec400200. sub rsp, 0x240
│ 0x140001011 488b05e82f00. mov rax, qword [section..data] ; [0x140004000:8]=0x2b992ddfa232 ; "2\xa2\xdf-\x99+"
│ 0x140001018 4833c4 xor rax, rsp
│ 0x14000101b 488985300100. mov qword [var_130h], rax
│ 0x140001022 33d2 xor edx, edx
│ 0x140001024 488d4c2430 lea rcx, [var_30h]
│ 0x140001029 41b800010000 mov r8d, 0x100 ; 256
│ 0x14000102f e8ce0e0000 call 0x140001f02
│ 0x140001034 33d2 xor edx, edx
│ 0x140001036 488d4d30 lea rcx, [var_bp_30h]
│ 0x14000103a 41b800010000 mov r8d, 0x100 ; 256
│ 0x140001040 e8bd0e0000 call 0x140001f02
│ 0x140001045 488d0dd42100. lea rcx, str.KCTF_2020 ; 0x140003220 ; "KCTF 2020!\n"
│ 0x14000104c e8ff010000 call printf ; int printf(const char *format)
│ 0x140001051 488d0dd82100. lea rcx, str.http:__bbs.pediy.com ; 0x140003230 ; "http://bbs.pediy.com\n"
│ 0x140001058 e8f3010000 call printf ; int printf(const char *format)
│ 0x14000105d 488d0de42100. lea rcx, str.Please_input_your_flag: ; 0x140003248 ; "Please input your flag: "
│ 0x140001064 e8e7010000 call printf ; int printf(const char *format)
同理，把 scanf 也重命名上，先看程序开头的逻辑:
│ 0x140001069 41b800010000 mov r8d, 0x100 ; 256
│ 0x14000106f 488d542430 lea rdx, [var_30h]
│ 0x140001074 488d0de92100. lea rcx, [0x140003264] ; "%s"
│ 0x14000107b e860010000 call scanf ; int scanf(const char *format)
│ 0x140001080 488d542430 lea rdx, [var_30h]
│ 0x140001085 4883c9ff or rcx, 0xffffffffffffffff
│ 0x140001089 0f1f80000000. nop dword [rax]
│ ┌─> 0x140001090 48ffc1 inc rcx
│ ╎ 0x140001093 803c0a00 cmp byte [rdx + rcx], 0
│ └─< 0x140001097 75f7 jne 0x140001090
│ 0x140001099 83f90c cmp ecx, 0xc ; 12
│ ┌─< 0x14000109c 0f8502010000 jne 0x1400011a4
│ │ 0x1400010a2 807c243066 cmp byte [var_30h], 0x66
│ ┌──< 0x1400010a7 0f85f7000000 jne 0x1400011a4
│ ││ 0x1400010ad 807c24316c cmp byte [var_31h], 0x6c
│ ┌───< 0x1400010b2 0f85ec000000 jne 0x1400011a4
│ │││ 0x1400010b8 807c243261 cmp byte [var_32h], 0x61
│ ┌────< 0x1400010bd 0f85e1000000 jne 0x1400011a4
│ ││││ 0x1400010c3 807c243367 cmp byte [var_33h], 0x67
│ ┌─────< 0x1400010c8 0f85d6000000 jne 0x1400011a4
│ │││││ 0x1400010ce 807c24347b cmp byte [var_34h], 0x7b
│ ┌──────< 0x1400010d3 0f85cb000000 jne 0x1400011a4
│ ││││││ 0x1400010d9 807c243b7d cmp byte [var_3bh], 0x7d
│ ┌───────< 0x1400010de 0f85c0000000 jne 0x1400011a4
var_30h 是输入的字符串，分别进行字节和长度比对，要求输入字符串长度为 12，并且格式为 flag{xxxxxx}，这里有个技巧是 radare2 中 VV 模式下的跳转:
- tab/shift+tab: 跳转到下一个/前一个 basic block
- t/f: 跳转到 true/false 分支
- u/U: undo/redo 跳转
然后是 flag 中间字符的判断:
0x1400010e4 440fb74c2439 movzx r9d, word [var_39h]
0x1400010ea 4c8d442420 lea r8, [var_20h]
0x1400010ef 448b542435 mov r10d, dword [var_35h]
0x1400010f4 33c0 xor eax, eax
0x1400010f6 6644894c2424 mov word [var_24h], r9w
0x1400010fc 8bd0 mov edx, eax
0x1400010fe 4489542420 mov dword [var_20h], r10d
0x140001103 0f1f4000 nop dword [rax]
0x140001107 660f1f840000. nop word [rax + rax]
这里使用 mov dword 来进行拷贝，将 var_35h 拷贝 到 var_20h 中，同时 r8 寄存器指向 var_20h。接着先循环逐个判断字符c - 0x30是否小于 9，如果有大于 9 的就报错:
┌─> 0x140001110 410fb608 movzx ecx, byte [r8]
╎ 0x140001114 80e930 sub cl, 0x30 ; 48
╎ 0x140001117 80f909 cmp cl, 9 ; 9
┌──< 0x14000111a 0f8784000000 ja 0x1400011a4
│╎ 0x140001120 ffc2 inc edx
│╎ 0x140001122 49ffc0 inc r8
│╎ 0x140001125 83fa06 cmp edx, 6 ; 6
│└─< 0x140001128 72e6 jb 0x140001110
│ 0x14000112a ...
接着经过下面的判断，记得 var_30h 是我们的输入，长度为 12，格式为 flag{xxxxxx}:
0x14000112a 0fb6542437 movzx edx, byte [var_37h]
0x14000112f 4c8d053e2100. lea r8, [0x140003274] ; "2;=EFI"
0x140001136 0fb64c2436 movzx ecx, byte [var_36h]
0x14000113b 80ea30 sub dl, 0x30 ; 48
0x14000113e 80e930 sub cl, 0x30 ; 48
0x140001141 44885530 mov byte [var_bp_30h], r10b
0x140001145 4102ca add cl, r10b
0x140001148 4180e930 sub r9b, 0x30 ; 48
0x14000114c 02d1 add dl, cl
0x14000114e 884d31 mov byte [var_bp_31h], cl
0x140001151 0fb64c2438 movzx ecx, byte [var_38h]
0x140001156 80e930 sub cl, 0x30 ; 48
0x140001159 885532 mov byte [var_bp_32h], dl
0x14000115c 02ca add cl, dl
0x14000115e 488d5530 lea rdx, [var_bp_30h]
0x140001162 4402c9 add r9b, cl
0x140001165 884d33 mov byte [var_bp_33h], cl
0x140001168 0fb64c243a movzx ecx, byte [var_3ah]
0x14000116d 80e930 sub cl, 0x30 ; 48
0x140001170 44884d34 mov byte [var_bp_34h], r9b
0x140001174 4102c9 add cl, r9b
0x140001177 884d35 mov byte [var_bp_35h], cl
0x14000117a 660f1f440000 nop word [rax + rax]
┌─> 0x140001180 0fb60c02 movzx ecx, byte [rdx + rax]
╎ 0x140001184 48ffc0 inc rax
╎ 0x140001187 413a4c00ff cmp cl, byte [r8 + rax - 1]
┌──< 0x14000118c 7516 jne 0x1400011a4
│╎ 0x14000118e 4883f807 cmp rax, 7 ; 7
│└─< 0x140001192 75ec jne 0x140001180
│ 0x140001194 488d0de52000. lea rcx, [0x140003280] ; "You are winner!\n"
│ 0x14000119b e8b0000000 call printf ; int printf(const char *format)
设flag{}中间的内容为flag，这里的逻辑可以写成伪代码:
buf[0] = flag[0]
buf[1] = buf[0] + flag[1] - 48
buf[2] = buf[1] + flag[2] - 48
buf[3] = buf[2] + flag[3] - 48
buf[4] = buf[3] + flag[4] - 48
buf[5] = buf[4] + flag[5] - 48
if buf == "2;=EFI":
printf("You are winner!\n")
反向计算，可得:
flag[0] = buf[0]
flag[1] = buf[1] - buf[0] + 48
flag[2] = buf[2] - buf[1] + 48
flag[3] = buf[3] - buf[2] + 48
flag[4] = buf[4] - buf[3] + 48
flag[5] = buf[5] - buf[4] + 48
所以计算的 flag 为:
$ ./solve.py
flag: b'292813'
最终答案应该是 flag{292813}，如果有 windows 环境的话可以进行动态验证，在 Linux/MacOS 环境中可以用 wine 来进行验证，如下:
$ wine64 kctf2020.exe
0025:err:plugplay:runloop_thread Couldn't open IOHIDManager.
0009:fixme:vcruntime:__telemetry_main_invoke_trigger (0x0)
KCTF 2020!
http://bbs.pediy.com
Please input your flag: 0009:fixme:msvcrt:MSVCRT__stdio_common_vfscanf options 3 not handled
flag{292813}
You are winner!
0009:fixme:vcruntime:__telemetry_main_return_trigger (0x0)
后记
安装了 iSH 之后，我的手机时间分配一度变成了这样:
手机上的 Terminal 可以用来做什么呢？这里可以列举一些:
- 用来 ssh 登录到服务器进行管理
- 用来随时查看 man page
- 用来编写和运行自动化脚本
- 进行一些简单的命令行操作
- …
其中 ssh 对我来说是个刚需，因为在此之前苹果上一直没有一个好用且免费的 ssh client，只能用 Termius 勉强度日。不过可惜的是由于苹果的策略，iSH 暂时还不能在后台运行，不然直接 ssh -R 还能当做隧道用，岂不美哉？
当然，iSH 还是有很多局限性的，比如只能模拟 x86 的指令集，而且由于是软件模拟，因此运行效率比较低。如果要执行复杂的任务，比如 gcc 编译大型项目，还是最好在 PC 上运行了。