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【セキュリティゲーム】SECCON Beginners CTF 2022 Writeup ~Crypto - CoughingFox~

2022/06/09に公開

Python

はじめまして、ますみです！
株式会社Galirage（ガリレージ）という「生成AIに特化して、システム開発・アドバイザリー支援・研修支援をしているIT企業」で、代表をしております^^
先日、SECCON Beginners CTF 2022というイベント（2022/06/04~05）に4人チームで参加し、私はCryptoの問題を担当しました。
そこで、この記事では、その中のCoughingFoxというBeginner向けの問題の解説（Writeup）をします。

 前提知識
 CTFとは？CTFとは、Capture The Flagの略で情報セキュリティ分野における「旗とりゲーム」です。

専門的な知識と技術を用いて、隠れされたFlag（文字列）を見つけ出します。

https://www.nri-secure.co.jp/glossary/ctf
大会によって定義は異なりますが、一般的にCTFは以下のようなジャンルに分かれます。


名前
ジャンル


Reversing (Binary)
バイナリ解析

Forensics
イメージファイル解析

Pwn
Programの脆弱性攻撃

Web
Webの脆弱性攻撃

Network
ネットワークパケットなどの解析

Crpto
暗号の復号

Misc
その他（様々なデータからフラグを見つける）


 SECCONとは？SECCONとは、Security Contestの略称で、情報セキュリティのコンテストイベントです。SECCONは、「CTF」と「ハッカソン」の二種類のコンテストを主催しています。

公式サイトでは、次のように定義されています。
情報セキュリティをテーマに多様な競技を開催する情報セキュリティコンテストイベントです。実践的情報セキュリティ人材の発掘・ 育成、技術の実践の場の提供を目的として設立されました。（SECCON 2021より引用）
https://kotobank.jp/word/SECCON-190656

 問題内容では、ここからSECCON Beginners CTF 2022のCrypto問題として出題されたCoughingFoxの問題を説明します。コンテストでは、下記のproblem.pyとoutput.txtが渡されます。
この問題では、flagがダミーの文字列になっていますが、「flagが入力された状態で、problem.pyを実行すると、output.txtが出力されますよ。」という条件になります。
問題の中身を少しだけ解説すると、以下のような形になります。
flagの文字列の中身を一文字ずつ抜き出し、fに代入する。
抜き出した文字fが「何番目の文字か」というインデックスiを足して、2乗して、もう一度iを足す。（ちなみに、文字はASCII表に従って、暗黙的にint型に変換されています。）
最後にシャッフル。
なんだか解けそうな気がしてきますよね😇
problem.py
from random import shuffle

flag = b"ctf4b{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}"

cipher = []

for i in range(len(flag)):
    f = flag[i]
    c = (f + i)**2 + i
    cipher.append(c)

shuffle(cipher)
print("cipher =", cipher)
output.txt
cipher = [12147, 20481, 7073, 10408, 26615, 19066, 19363, 10852, 11705, 17445, 3028, 10640, 10623, 13243, 5789, 17436, 12348, 10818, 15891, 2818, 13690, 11671, 6410, 16649, 15905, 22240, 7096, 9801, 6090, 9624, 16660, 18531, 22533, 24381, 14909, 17705, 16389, 21346, 19626, 29977, 23452, 14895, 17452, 17733, 22235, 24687, 15649, 21941, 11472]
Pythonに詳しくない方は、こちらの入門書をご覧くださいhttps://zenn.dev/umi_mori/books/python-programming

 回答（筆者の回答）筆者の作成した回答（solver）は以下の通りです。
まずoutput.txtの中身を取り出し、格納されている数字を一つずつi_outputでincrementして、取り出す。
次に、tryの中で暗号化された処理と逆の処理を記述して、その復号結果の妥当性を検証します。フラグのフォーマットルールとして、ctf4b{[\x20-\x7e]+}が提示されているため、この条件にマッチする検証を行いました。ここでのポイントとしては、暗号化した時の「何番目の文字か」というインデックスiの情報をi_choiceという変数用いて、総当たりしていることです。
結果的に、何文字目かという情報とその文字が何かという情報がリストとして取得できたため、最後にソートを行いました。
solver.py
flag = b"ctf4b{XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}"

output = [
    12147, 20481, 7073, 10408, 26615, 19066, 19363, 10852, 11705, 17445, 3028,
    10640, 10623, 13243, 5789, 17436, 12348, 10818, 15891, 2818, 13690, 11671,
    6410, 16649, 15905, 22240, 7096, 9801, 6090, 9624, 16660, 18531, 22533,
    24381, 14909, 17705, 16389, 21346, 19626, 29977, 23452, 14895, 17452,
    17733, 22235, 24687, 15649, 21941, 11472
]


def is_right_char(value: int):
    """is_right_char

    Args:
        value (int): integer number in ascii

    Returns:
        bool: whether it matches the flag regulation rule

    Example:
        >> print(is_right_char(50))
        True
    """
    if 32 <= value and value <= 126 and value.is_integer():
        return True
    else:
        return False


flag_len = len(flag)
index_list = []
word_list = []
for i_output in range(flag_len):
    for i_choice in range(flag_len):
        c = output[i_output] # <= 1. Extract Output Character
        try: # <= 2. Decode and Validate
            f = (c - i_choice)**(0.5) - i_choice
            if is_right_char(f):
                index_list.append(i_choice)
                word_list.append(int(f))
            f = -(c - i_choice)**(0.5) - i_choice
            if is_right_char(f):
                index_list.append(i_choice)
                word_list.append(int(f))
        except:
            continue

# 3. Sort List
print(f"index_list: {index_list} \n")
print(f"word_list: {word_list} \n")

flag_list = ['~'] * flag_len
for i in range(flag_len):
    flag_list[index_list[i]] = chr(word_list[i])
flag_answer = ''.join(flag_list)
print(f"flag_answer: {flag_answer}")

output-solver.txt
index_list: [47, 32, 17, 4, 46, 22, 42, 36, 41, 21, 3, 31, 14, 18, 13, 12, 27, 2, 15, 9, 1, 7, 10, 8, 29, 39, 40, 0, 6, 20, 19, 35, 33, 45, 25, 16, 5, 30, 26, 48, 43, 11, 28, 44, 34, 38, 24, 37, 23]

word_list: [63, 111, 67, 98, 117, 116, 97, 68, 67, 111, 52, 72, 89, 97, 63, 120, 84, 102, 111, 44, 116, 101, 70, 121, 97, 110, 44, 99, 72, 78, 110, 101, 117, 111, 97, 117, 123, 116, 114, 125, 110, 111, 104, 89, 115, 119, 101, 111, 84]

flag_answer: ctf4b{Hey,Fox?YouCanNotTearThatHouseDown,CanYou?}
以上のようにして、ctf4b{Hey,Fox?YouCanNotTearThatHouseDown,CanYou?}というflagが取得できました🎉

 作問者の回答の手法作問者の回答はもっとスマートでした😲

gmpy2.iroot(c, e)という「e乗根した時にその値（c）が整数かどうかを判定するライブラリ」を用いて解いていました。

https://qiita.com/ushigai_sub/items/1182d7f49e7ff92646e7

 最後に最後まで読んでくださり、ありがとうございました！

この記事を通して、少しでもあなたの学びに役立てば幸いです！
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10月には新しく10名採用しました。
その内、エンジニア経験が3年未満の方は、4名いました。
スキルについては、ジョインした後に、必要に応じて、キャッチアップする時間を作ります。
弊社は、正社員7名、業務委託80名の組織で構成されており、業務委託の仲間に支えられているため、正社員と業務委託の間にあまり差をつけていません。
契約形態に関わらず、一緒に働く仲間として受け入れたその日から、大切な仲間です！
新卒や転職の正社員採用もしていますが、業務委託での仕事を通して、お互いにWin-Winだと判断できた方のみを採用しています。
私自身、フリーランスを5年間やっていたため、個人事業主と正社員のメリデメは両方の立場から理解しています。

人手不足ではあるものの、採用基準をかなり厳しくしています。目の前の売上よりも、カルチャーのマッチする人だけを入れることにこだわっています。
ちなみに、弊社のリーダーを紹介したプロフィールページはこちらです！
Galirageに、本当に素敵な方が多いことは、保証します！

名前	ジャンル
Reversing (Binary)	バイナリ解析
Forensics	イメージファイル解析
Pwn	Programの脆弱性攻撃
Web	Webの脆弱性攻撃
Network	ネットワークパケットなどの解析
Crpto	暗号の復号
Misc	その他（様々なデータからフラグを見つける）

前提知識

CTFとは？

SECCONとは？

問題内容

回答（筆者の回答）

作問者の回答の手法

最後に

おまけ①：Raggle

おまけ②：書籍出版のお知らせ

おまけ③：生成AIアカデミー

おまけ④：AI Newsletter for Biz

おまけ⑤：生成AIの仕事をしたい仲間を募集中 🤝

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