2024鹏城杯tigtea

0x00 前言

学学Trace，应对一下控制流混淆

0x01 解

解压出来一个txt，查看010发现是ELF

改下后缀，直接拖IDA，发现函数很少，应该是有壳

查壳发现是UPX，没有改过，可以直接upx -d

这边不演示了，直接进到脱壳后

进到main函数发现完全看不懂，发现有很多混淆

从输入入手，要求输入时进行暂停，随便输点，回到用户代码，发现在这里接收输入

一执行就会清空前面的寄存器，但根据linux调用规则，存放输入的应该是rsi寄存器，提前记录寄存器指向的地址，输入后转到这个地址下硬断

断下来在libc里面，出来是strlen

使用IDA的跟踪功能，选择指令跟踪，然后打开跟踪窗口

直接开始执行（注意要关闭断点），跟长点，后面要手动分析，跟短了可能都没进加密（这里不好说跟多少，凭感觉吧）

由于混淆太恶心，无法下手，只能根据题目给的tea猜测是TEA算法，而这就要考虑使用的是哪一种TEA了

TEA及其衍生算法是有规律可循的，不同变种有不同的特征

# TEA
def TEA_encrypt(v,k):
    v0=c_uint32(v[0])
    v1=c_uint32(v[1])
    sum1=c_uint32(0)
    delta=0x9E3449B8
    while(sum1.value != 0x987E55D0):
        sum1.value+=delta & 0xFFFFFFFF
        v0.value+=((v1.value+sum1.value)^((v1.value>>4)+k[0])^((v1.value<<5)+k[1]))
        v1.value+=((v0.value+sum1.value)^((v0.value>>4)+k[2])^((v0.value<<5)+k[3]))
    return v0.value,v1.value

# XTEA
def XTEA_encrypt(rounds, v, k):
    v0 = v[0]
    v1 = v[1]
    x = 0
    delta = 0x9E3779B9
    for i in range(rounds):
        v0 += (((v1 << 4) ^ (v1 >> 5)) + v1) ^ (x + k[x & 3])
        v0 = v0 & 0xFFFFFFFF
        x += delta
        x = x & 0xFFFFFFFF
        v1 += (((v0 << 4) ^ (v0 >> 5)) + v0) ^ (x + k[(x >> 11) & 3])
        v1 = v1 & 0xFFFFFFFF
    v[0] = v0
    v[1] = v1
    return v

# XXTEA
def shift(z, y, x, k, p, e):
    return ((((z >> 5) ^ (y << 2)) + ((y >> 3) ^ (z << 4))) ^ ((x ^ y) + (k[(p & 3) ^ e] ^ z)))

def XXTEA_encrypt(v, k):
    delta = 0x9E3779B9
    n = len(v)
    rounds = int(6 + 52 / n)
    x = 0
    z = v[n - 1]
    for i in range(rounds):
        x = (x + delta) & 0xFFFFFFFF
        e = (x >> 2) & 3
        for p in range(n - 1):
            y = v[p + 1]
            v[p] = (v[p] + shift(z, y, x, k, p, e)) & 0xFFFFFFFF
            z = v[p]
        p += 1
        y = v[0]
        v[n - 1] = (v[n - 1] + shift(z, y, x, k, p, e)) & 0xFFFFFFFF
        z = v[n - 1]
    return v

判断方法很多，找找不同算法的不同点下手就行

将跟踪结果按照指令倒序进行排列，先从xor指令入手，不行就查add、shl或shr，总能找到有用的

略过与常数进行操作的指令，直接看寄存器之间相互异或的

排查一些重复的，无意义的内容~~（好恶心的混淆）~~，发现在这里对输入的内容进行了异或

需要注意的是这里寄存RDX存的是输入的内容，这点通过查看下面其他的xor edx, ecx指令或者更换输入来判断

输入flag的组成为：flag{1234567890...}，由此可以判断这里取的是flag的第二个四字节

结合原始数据出现在xor指令中，可以判断是XXTEA算法（独有的将输入内容丢进去异或((x ^ y) + (k[(p & 3) ^ e] ^ z))）

1
2
3

# XXTEA
def shift(z, y, x, k, p, e):
    return ((((z >> 5) ^ (y << 2)) + ((y >> 3) ^ (z << 4))) ^ ((x ^ y) + (k[(p & 3) ^ e] ^ z)))

可见这条指令很有用，先下个断点

确定是XXTEA后，要找的就是key、delta、密文还有轮数了

由于输入太长，无法确定这个xor中的明文属于z还是y，所以需要进一步进行判断

根据XXTEA的性质，当输入的长度为12（Bytes）时，在第一轮加密中有z==v[2]和y==v[1]，将输入内容设为111122223333，重新追踪，通过观察发现，在上面相同的位置上，RDX寄存器的内容是v[1]即2222，所以可以确定RCX存的是delta

1	delta = 0x7f8a6b4c

查看下一条xor指令，发现是一个非常小的数字，而后面也有这种小数字，因此可以确定这条指令是(p & 3) ^ e，用来得到key的索引

而索引后面的就是key了，这个根据RDX==v[2]也可以得出来

根据索引一个个按顺序提取一下可得（注意要追长一点，太短了拿不到全部的key，上面这图就是反面例子，60000多条是不够的）

1	key = [0x7f8a6b4c,0x9E3779B9,0xDEAFBEEF,0xCAFEC3C3]

而根据XXTEA的性质，当输入的长度为8（Bytes）时，在第一轮的加密中有z==y==v[1]，因此将输入变为一个比较简单的数字（这边用11112222），然后重新进行跟踪

由于已知加密的z==y==0x32323232，所以(((z >> 5) ^ (y << 2)) + ((y >> 3) ^ (z << 4)))中的每一个操作结果都可以被计算出来

Ly = y.value << 2 = 0xc8c8c8c8
Ry = y.value >> 3 = 0x6464646
Lz = z.value << 4 = 0x323232320
Rz = z.value >> 5 = 0x1919191
Rz ^ Ly = 0xc9595959
Ry ^ Lz = 0x325656566
(Rz ^ Ly) + (Ry ^ Lz) = 0x3EEBEBEBF = 0xEEBEBEBF（取低8位）

由此可以判断题目是否对这些操作进行了更改

所幸没有，但直接上自己的XXTEA发现不对，没办法，去看看原始值进行了什么操作

在xor的位置下断点，断下来之后查找字节序列，在内存中找到输入的内容然后下断点（可能会搜到很多个，可以都下然后查看断哪个）

后面可以发现断在这了

这个地方对应的就是

1	v[p] = (v[p] + shift(z, y, x, k, p, e)) & 0xFFFFFFFF

和

1	v[n - 1] = (v[n - 1] + shift(z, y, x, k, p, e)) & 0xFFFFFFFF

这个可以通过输出自己的XXTEA中间步骤来证明

两边同时运行，发现自己的XXTEA的结果出现

但是程序还能继续运行

这说明轮数变了

根据轮数的构成

1 2	n = len(v) rounds = int(6 + 52 / n)

用IDA脚本获取轮数

import ida_dbg
import ida_nalt
import ida_ida
# global items
base = 0
count = 0
f =0
class MyDbgHook(ida_dbg.DBG_Hooks):

    def __init__(self):
        ida_dbg.DBG_Hooks.__init__(self) # important
        self.steps = 0

    def log(self, msg):
        print(">>> %s" % msg)

    def dbg_bpt(self, tid, ea):
        self.log("Break point at 0x%x pid=%d" % (ea, tid))
        global count
        count +=1
        return 0

    def dbg_process_exit(self, pid, tid, ea, code):
        self.log("Process exited pid=%d tid=%d ea=0x%x code=%d" % (pid, tid, ea, code))
        global count
        global f
        f = 1
        print(count) # 获取的是shift的次数，根据XXTEA的shift次数来进行求解
        

# Install the debug hook
debughook = MyDbgHook()
debughook.hook()
ep = ida_ida.inf_get_start_ip()
if ida_dbg.request_run_to(ep): # Request stop at entry point
    ida_dbg.run_requests()     # Launch process
    base = ida_nalt.get_imagebase() # get base
    while 1:
        ida_dbg.run_to(base+0x9CBF) # loop the xor
        ida_dbg.wait_for_next_event(ida_dbg.WFNE_SUSP, -1)
        if f == 1:
            ida_dbg.request_exit_process()
            break

XXTEA中shift的次数与rounds和n有关，可以得到如下式子

rounds * (n-1) + rounds = shift次数
# 设常量为x，分子为y，则有
int(x+y/len(v)) * (len(v)-1) + int(x+y/len(v)) = shift次数
int(x+y/len(v)) * (len(v)-1) + int(x+y/len(v)) = xor次数/6

随便取几个不同长度的输入丢进去，得到不同的shift次数，注意要考虑取整的问题，建议多取几组输入长度丢进去

最后可以解得

1 2	x = 32 y = 52

至于密文，由于上文已经知道了赋值的地方，但不知道密文长度，也不知道有没有长度检测，保险起见，开头使用flag头以便能顺利通过，长度先猜测是跟scanf中寄存器rdi存的%42s有关，将其填满，也就是flag{(36字节长内容)}，改一下上面的脚本，让其在最后一轮停下（2375）

# Install the debug hook
debughook = MyDbgHook()
debughook.hook()
ep = ida_ida.inf_get_start_ip()
if ida_dbg.request_run_to(ep): # Request stop at entry point
    ida_dbg.run_requests()     # Launch process
    base = ida_nalt.get_imagebase() # get base
    while 1:
        ida_dbg.run_to(base+0x9CBF) # loop the xor
        ida_dbg.wait_for_next_event(ida_dbg.WFNE_SUSP, -1)
        if count == 2375:
            break
        if f == 1:
            ida_dbg.request_exit_process()
            break

之后到赋值的地方，搜索内存，将所有搜索出来的加密结果下硬件断点

跑起来，会发现断在将加密结果赋值给了一个地址的地方，走一步，然后给这个接收加密结果的地址下硬断

之后又会断下来

一步步走，发现下面的cmp就是将加密结果拿去做了对比

通过分析可以知道，cmp之后会执行setnz指令，即根据ZF寄存器来取反进行赋值

由于对比不会通过，所以ZF寄存器的结果一定为0，取反之后就是1，所以为了让其能继续执行，需要设置其为1才能让其正常运行

给断点写点脚本

# cmp
import idc
eax = idc.get_reg_value('EAX')
print(eax,end=',')

1
2
3

# setnz
import idc
idc.set_reg_value(1,'ZF')

得到密文之后就可以解密了

import struct

def shift(z, y, x, k, p, e):
    return ((((z >> 5) ^ (y << 2)) + ((y >> 3) ^ (z << 4))) ^ ((x ^ y) + (k[(p & 3) ^ e] ^ z)))

def decrypt(v, k):
    delta = 0x7f8a6b4c
    n = len(v)
    rounds = int(32 + 52 / n)
    x = (rounds * delta) & 0xFFFFFFFF
    y = v[0]
    for i in range(rounds):
        e = (x >> 2) & 3
        for p in range(n - 1, 0, -1):
            z = v[p - 1]
            v[p] = (v[p] - shift(z, y, x, k, p, e)) & 0xFFFFFFFF
            y = v[p]
        p -= 1
        z = v[n - 1]
        v[0] = (v[0] - shift(z, y, x, k, p, e)) & 0xFFFFFFFF
        y = v[0]
        x = (x - delta) & 0xFFFFFFFF
    return v


if __name__ == '__main__':
    k = [0x7f8a6b4c,0x9E3779B9,0xDEAFBEEF,0xCAFEC3C3]
    enctxt = [1214171175,3066933611,4062421290,3922368852,2540993788,1332676358,22469667,3633624522,2241914041,3542748258,1546291565]
    decrypted = decrypt(enctxt, k)
    tmp = b''
    for i in range(len(decrypted)):
        tmp += struct.pack('<L', decrypted[i])
    print(tmp)
# b'flag{9aad3962-8ad5-48d0-83dc-1e60a81439a1}\x00\x00'