作者 Bird101 2016-06-15 11:59:00
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2016 ALICTF xxFileSystem write-up

0x00 介绍

这是关于文件系统的一个题,给了程序和数据,比赛时是分成了两部分,第一部分是需要我们恢复删除的文件,第二部分是需要解密加了密的文件。比赛完时有挺多队把第一部分解出,但第二部分只有PPP解出,我赛后在队友wxy前期的分析和出题人的帮助下才解了出来,这里仅做一个分享,各位大大忽喷。

0x01 恢复文件

第一部分的题是恢复删除的文件,删除文件的函数为0x4018FC

#!cpp
__int64 __fastcall rm_func(MemStruct *system, char *arg)
{
  char dir_flag; // [sp+13h] [bp-1Dh]@1
  signed int mask; // [sp+14h] [bp-1Ch]@9
  char *filename; // [sp+18h] [bp-18h]@4
  inodeSt *filenode; // [sp+20h] [bp-10h]@9
  __int64 v7; // [sp+28h] [bp-8h]@1

  v7 = *MK_FP(__FS__, 40LL);
  dir_flag = 0;
  if ( *(arg + 1) && !strcmp(**(arg + 1), "-r") )
    dir_flag = 1;
  filename = *arg;
  if ( arg_filter(filename, off_6082C0) ^ 1 )
  {
    puts(" error");
  }
  else if ( !strcmp(filename, ".") || !strcmp(filename, "..") )
  {
    puts(" error");
  }
  else
  {
    filenode = find_filenode(system, *&system->pwd_node, filename, &mask);
    if ( filenode )
    {
      if ( filenode->is_dir && dir_flag != 1 )
      {
        puts(" error (add -r please)");
      }
      else if ( rm_filenode(system, filenode) )
      {
        *(*&system->pwd_node + 0x60LL) &= ~(1 << mask);
        --*(*&system->pwd_node + 0x64LL);
      }
    }
    else
    {
      puts(" error");
    }
  }
  return *MK_FP(__FS__, 40LL) ^ v7;
}

这个函数主要的操作是根据文件名找到对应的文件节点,然后调用真正的删除函数0x40168F

#!cpp
signed __int64 __fastcall rm_filenode(MemStruct *system, inodeSt *filenode)
{
  signed int i; // [sp+10h] [bp-20h]@4
  signed int dir_mask; // [sp+14h] [bp-1Ch]@4
  signed int j; // [sp+18h] [bp-18h]@12
  signed int file_mask; // [sp+1Ch] [bp-14h]@12

  if ( check_password(system, filenode) ^ 1 )
    return 0LL;
  if ( filenode->is_dir )
  {
    dir_mask = *&filenode->mask >> 2;
    for ( i = 2; i <= 23; ++i )
    {
      if ( dir_mask & 1 )
      {
        if ( rm_filenode(system, (system->disk + (*(&filenode->id + i) << 9))) ^ 1 )
          return 0LL;
        *&filenode->mask &= ~(1 << i);
        --*&filenode->size;
      }
      dir_mask >>= 1;
    }
    used_table[*&filenode->id] = 0;
    adjust_used_table(system, *&filenode->id);
  }
  else
  {
    file_mask = *&filenode->mask >> 2;
    for ( j = 2; j <= 23; ++j )
    {
      if ( file_mask & 1 )
      {
        used_table[*(&filenode->id + j)] = 0;
        *&filenode->mask &= ~(1 << j);
        *&filenode->size -= 0x200LL;
        used_table[*(&filenode->id + j)] = 0;
        adjust_used_table(system, *(&filenode->id + j));
        if ( *&filenode->size < 0 )
          *&filenode->size = 0LL;
        if ( !*&filenode->size )
          break;
      }
      file_mask >>= 1;
    }
    if ( *&filenode->size > 0LL && rm_filenode(system, (system->disk + (*&filenode->parent_filenode_id << 9))) ^ 1 )
      return 0LL;
    used_table[*&filenode->id] = 0;
    adjust_used_table(system, *&filenode->id);
  }
  return 1LL;
}

这个函数首先会判断这个文件节点是否为目录,如果是目录就循环删除目录中的文件,如果是文件则循环删除文件块,通过分析可以知道文件头的格式

偏移 目录 文件
0x0-0x3 当前节点的id 同目录
0x4-0x7 上级目录的id 0xFFFFFFFF
0x8-0x5F 包含文件的id(每4个字节) 包含文件块的id(每4个字节)
0x60-0x63(mask) 之前每4个字节的id是否有效(0x8开始) 同目录
0x64-0x67(size) 包含文件的个数 文件大小(每个块512字节)
0x68-0x6B 00000000 同目录
0x6C-~ 目录名 文件名
0x16C 0x01 0x00
0x16D-0x170(type) 第0位置1表示隐藏,第3位置1表示加密 同目录
0x171-0x172 password的md5值的前2个字节 同目录

从删除文件可以看出,它只是把used_table中id对应的值置0,并把size和mask中的有效位清0,通过这些分析可以得出被删除文件的一些特征:

  • 当前节点的id在used_table中的值为0
  • mask为0x03
  • size为0

由于文件的0x4-0x7为0xFFFFFFFF,再加上之前的一些特征就可以搜索出被删除文件的文件名,代码如下

#!python
from pwn import *

file = open('xxdisk.bin', 'rb')
data = file.read()
used_table = data[0:0x4e20]
str_data = ''.join(data[0x5024:])
index = 0
filenames = []
while True:
    if index != -1:
        index = str_data.find('\xff\xff\xff\xff', index + 1)
        used_table_index = u32(str_data[index-4:index])
        if used_table_index < 0x4e20 and used_table[used_table_index] == '\x00':
            filename = ''
            filename_index = index - 4 + 0x6c
            while str_data[filename_index] != '\x00':
                filename += str_data[filename_index]
                filename_index += 1
            filenames.append(filename)
    else:
        break

print filenames

搜索出的结果如下图

search_result

发现了一个奇怪的名为555的文件,根据它的文件块id提取出这个文件

#!python
file = open('xxdisk.bin', 'rb')
data = file.read()
out = open('extract', 'wb')
ids = [0x333, 0x32c, 0x32d, 0x324, 0x326, 0x325]

for file_id in ids:
    out.write(data[0x5024+(file_id<<9):0x5024+(file_id<<9)+512])

out.close()

提取出来是一个tar包,解压后得到一个名为555的文件,cat一下在最后得到flag

get_flag1

0x02 解密文件

第二部分的题是解密加了密的文件,首先搜索xxdisk.bin可以发现有一个flag.file的加密文件,通过查看type可以知道是一个加密的文件,因此需要分析加密函数0x402B04

#!cpp
__int64 __fastcall crypt_func(MemStruct *system, const char **filename_arg)
{
  unsigned int pass_len; // [email protected]
  const char *filename; // [sp+10h] [bp-130h]@1
  inodeSt *filenode; // [sp+18h] [bp-128h]@4
  char input_password_md5; // [sp+20h] [bp-120h]@10
  char password; // [sp+30h] [bp-110h]@8
  __int64 v8; // [sp+138h] [bp-8h]@1

  v8 = *MK_FP(__FS__, 40LL);
  filename = *filename_arg;
  if ( !strcmp(*filename_arg, ".") || !strcmp(filename, "..") )
  {
    puts(" error");
  }
  else
  {
    filenode = find_file(system, *&system->pwd_node, filename);
    if ( filenode )
    {
      if ( *&filenode->filetype & 8 )
      {
        puts(" error");
      }
      else
      {
        printf("password:", filename_arg);
        fflush(0LL);
        readln(&password, 256, '\n');
        if ( strlen(&password) > 5 )
        {
          pass_len = strlen(&password);
          md5(&password, pass_len, &input_password_md5);
          *&filenode->pass_md5 = *&input_password_md5;// 前两个字节
          *&filenode->filetype |= 8u;
          do_crypt(system, filenode, &password, *(*&system->pwd_node + 4LL));
        }
        else
        {
          puts(" error");
        }
      }
    }
    else
    {
      puts(" error");
    }
  }
  return *MK_FP(__FS__, 40LL) ^ v8;
}

它会计算password的md5值,然后把前两个字节存储到0x171-0x172,在把0x16D-0x170的值或8,然后进行加密操作0x4027AF

#!cpp
__int64 __fastcall do_crypt(MemStruct *system, inodeSt *filenode, char *pass_arg, unsigned __int16 parent_filenode_id_arg)
{
  char *password; // [email protected]
  unsigned __int16 parent_filenode_id; // [email protected]
  char key; // [sp+20h] [bp-20h]@1
  __int64 v8; // [sp+38h] [bp-8h]@1

  password = pass_arg;
  parent_filenode_id = parent_filenode_id_arg;
  v8 = *MK_FP(__FS__, 40LL);
  memset(&key, 0, 10uLL);
  sprintf(
    &key,
    "%c%c%c%c%04x",
    *password,
    password[1],
    password[2],
    password[3],
    *&filenode->pass_md5 + parent_filenode_id);
  des_key_init(&key);
  if ( filenode->is_dir )
    crypt_head(filenode);
  else
    crypt_all(system, filenode);
  return *MK_FP(__FS__, 40LL) ^ v8;
}

这个函数先是初始化key,key=password[0:4]+(int(md5(password)[0:2])+parent_node_id),然后如果是文件夹就仅仅加密文件头0x00-0x68,如果是文件就加密文件内容和头部。

完整的加密步骤是:

  1. filenode[0x171-0x172] = md5(password)[0:2]
  2. filenode[0x16D-0x170] |= 8
  3. key = password[0:4] + (int(md5(password)[0:2]) + parent_node_id)
  4. des_key_init(key)
  5. 如果是文件夹则加密filenode[0x00-0x68],如果是文件则加密文件块内容和filenode[0x00-0x68]
  6. 每组8字节进行des加密

注意:这里的DES是非标准的

因此我们要做的就是爆破password[0:4]和parent_node_id,我先尝试解开了flag-door,然后发现里面是三个加了密的文件夹,又解密了其中一个文件夹,发现里面又是三个加了密的文件夹,于是猜测flag.file是位于这些加了密的文件夹里的,所以parent_node_id就是这些加了密的文件夹的id,后来又发现有些加了密的文件夹是空的(很容易判断。。。),可以剔除掉这些,下面进行搜索

#!python
file = open('xxdisk.bin', 'rb')
data = file.read()
indexes = []

for i in xrange(len(data)):
    if data[i] == '\x01' and data[i+1] == '\x08':
        start = i - 0x16c
        offset1 = start + 8
        offset2 = offset1 + 0x10
        offset7 = offset2 + 0x50
        if data[offset1] != data[offset2] and data[offset7] == '\x00':
            indexes.append((start - 0x5024) / 512)

print indexes

搜索结果如下图

search_ids

接下来就是爆破出加密flag.file的key,由于不是标准的DES,我抽取的代码也有问题,所以我直接patch程序,把main函数改为了下面这样

patched_main

print_char_table是数字+字母+下划线,indexes是上面搜索出的id,这里可以把第一个for循环分块处理,这样可以比较快地跑出key

#!python
./xxFileSystem_patch_1 `echo -n '\x82\xA7\x1D\xDE\x4D\xB6\x74\xB6'` `echo -n '\xd4\x02\x00\x00\xff\xff\xff\xff'`
Wh4tfab0
Wh4vfab0
Wh4Tfab0
Wh4Vfab0

这样就知道了flag.file的parent_node_id为0x210,接下来就是解密这个文件,有4个key,随便取一个就行,解密时可以把flag.file挂载到根目录,就是把根目录的parent_node_id改为0x210,把0x2d4(flag.file的id)加到目录的文件id中,并把mask的有效位和size都设置正确,然后动态调试下断点解密,你们懂的,解密出来之后cat,在最后得到下一部分的文件名

cat_flag.file

查看xx_0.0_xx的type发现它是一个隐藏了的加密文件,用之前的方法爆破出key为B4d_a8bc,然后把type改为0x8,挂载到根目录,相同的方法解密出xx_0.0_xx是一个tar包,解压得到一个aes.cc的文件,cat一下得到flag

get_flag2

0x03 总结

收获挺多的,增强了我patch的能力,但是还有很长的路要走。。。

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