Movectf 所有题解writeup

由 Sui 开发公司 Mysten Labs 支持的首个 MoveCTF(Capture The Flag)安全竞赛包含四道题目,以下是所有题目的题解

题目源码和题解:https://github.com/chrisyy2003/ctf-writeup/tree/main/MoveCTF
原文连接: https://blog.chrisyy.top/movectf-writeup.html

checkin

调用entry入口函数从而触发Flag事件


public entry fun get_flag(ctx: &mut TxContext) {
        event::emit(Flag {
            user: tx_context::sender(ctx),
            flag: true
        })
    }

调用函数可以通过cli来调用

# get_flag
sui client call --function get_flag --module checkin --package <packageID> --gas-budget 3000

simple_game

题目源码:source code

题解代码:solve code

这道题是一个区块链上的游戏,部署时创建了一个Hero,每个英雄具有 200 点体力, 每次与普通怪物战斗消耗 1 点体力,与 Boss 战斗消耗 2 点体力。体力耗尽后,英雄不再能够战斗。

每次击杀怪物后,英雄经验 +1,当英雄经验达到 100 后,可以升级;升级后英雄 HP,strength,defense 均提升;英雄最高等级为 2。英雄等级达到 2 后,可以根据装备稀有度继续刷怪物或者击杀 Boss;击败 Boss 后,有 1% 几率掉落宝箱,最后打开宝箱同样也只有1%几率成功打开。

通过分析得到如果直接去打boss,一个是每次都会扣除2点的体力值,第二是击败后宝箱掉落几率太低。即使运气好击败boss成功掉落,后面打开TreasuryBox同样只有1%的概率,且如果随机数不为0的话宝箱则会丢失。所以需要预测随机数,才能在200的体力的限制下,成功击杀 Boss,保证掉落几率 100%,最后成功打开。

题目的随机数是通过random库实现的,随机数种子是ctx_bytesuid_bytes的拼接,uid_bytes是sui中object对象中uid字段转字节后的值。

fun seed(ctx: &mut TxContext): vector<u8> {
        let ctx_bytes = bcs::to_bytes(ctx);
        let uid = object::new(ctx);
        let uid_bytes: vector<u8> = object::uid_to_bytes(&uid);
        object::delete(uid);

        let info: vector<u8> = vector::empty<u8>();
        vector::append<u8>(&mut info, ctx_bytes);
        vector::append<u8>(&mut info, uid_bytes);

        let hash: vector<u8> = hash::sha3_256(info);
        hash
    }

所以如果能够获得当前交易的ctx_bytes和新生成的uid即可预测seed。

uid是由tx_context库中的new函数通过ctx参数生成,内部调用了内置derive_id函数,derive_id通过当前交易的哈希值和ids_created拼接生成,hash(tx_hash || ids_created)

/// Generate a new, globally unique object ID with version 0
public(friend) fun new_object(ctx: &mut TxContext): address {
        let ids_created = ctx.ids_created;
        let id = derive_id(*&ctx.tx_hash, ids_created);
        ctx.ids_created = ids_created + 1;
        id
    }

/// Native function for deriving an ID via hash(tx_hash || ids_created)
native fun derive_id(tx_hash: vector<u8>, ids_created: u64): address;

通过TxContext结构体可以得到,ids_createdTxContext的内置字段,表示当前交易被创建了多少个对象的一个计数器。

struct TxContext has drop {
        /// A `signer` wrapping the address of the user that signed the current transaction
        signer: signer,
        /// Hash of the current transaction
        tx_hash: vector<u8>,
        /// The current epoch number.
        epoch: u64,
        /// Counter recording the number of fresh id's created while executing
        /// this transaction. Always 0 at the start of a transaction
        ids_created: u64
    }

所以,如果能够获得当前交易被创建了多少个对象即可获得下一个UID的值,从而知道下一个seed的返回值。

但是函数参数中的ctx由于在定义的TxContext模块外,Move不能在模块以外直接修改其中的ids_created值,所以需要利用bcs库反序列化ctx对象,从而手动修改ids_created值。

bcs库主要实现了move中对象的一些序列化和反序列化操作,新建一个bcs对象会使得结构体的存储顺序交换,因为其中会调用v::reverse(&mut bytes) ,所以返回结果中首20个字节是地址,紧接着是tx_hashepochids_created

let ctx_bytes = bcs::new(bcs::to_bytes(ctx));
let _recover_address = bcs::peel_address(&mut ctx_bytes);
let recover_tx_hash = bcs::peel_vec_u8(&mut ctx_bytes);
let _recover_epoch = bcs::peel_u64(&mut ctx_bytes);
let recover_ = bcs::peel_u64(&mut ctx_bytes);
// 加上对象创建的数量
let ids_created = recover_ids_created + uid_offset;

拿到ids,加上预测交易中可能创建的对象数,再将新的idstx_hash序列化为uid,随后按照题目中的seed的构造方式构造自己的seed即可。

需要注意的是,object::new时,是先计算id值,后更新id,所以预测的seed实际上是下一次seed的值

最后封装一个refresh_ctx函数,每次使得offset的值+1,(也就是创建的对象数+1)去寻找随机数为0的id数。如果为0则跳出循环,并创建刚才循环次数的对象数从而修改ctx中的参数,最后使得合约下一次随机数为0。

此外,在slay_boar_king时,源码中创建monster时会调用四次随机数,所以打boss时需要预测随机数为0的前四次

此题题解源码:https://github.com/chrisyy2003/ctf-writeup/tree/main/MoveCTF/simple_game/solve

flash loan

题目源码:source code

题解代码:solve code

本题利用了Hot Potato实现了Move中的闪电贷,关于什么是Hot Potato可以看一下Move Patterns Hot Potato

根据闪电贷的逻辑,每个人可以给FlashLender借钱,并且结构题存在一个VecMap记录着每个人存放了多少。

由于逻辑设计的问题,用户可以通过闪电贷来增加自己的存款余额,此外闪电贷的设计是repaycheck余额是分开的,check检查余额的时候也是检查整个Lender的余额和Last的比较,所以导致check消耗我们的receipt的时候不需要传入代币,从而可以导致FlashLender中记录的值大于实际拥有的值。

所以通过闪电贷借出后再向Lender存款增加余额,最后再提取即可。

entry public fun do(self: &mut FlashLender, ctx: &mut TxContext) {
        let (coin, receipt) = flash::loan(self, 1000, ctx);
        flash::deposit(self, coin, ctx);
        flash::check(self, receipt);
        flash::withdraw(self, 1000, ctx);

        flash::get_flag(self, ctx);
    }

最后通过cli调用部署的solve合约,从而获得Flag。

sui client call --function do --module m --package <your_packID> --args <FlashLenderID> --gas-budget 3000

move_lock

题目源码:source code

题解代码:solve code

这道题关于一些数学知识。其中最核心是以下代码,通过变量名能够想到A是一个$3\times3的矩阵,通过表达式可以得出其含义为A矩阵左乘P矩阵,即AP=C$

let c11 = ( (a11 * p11) + (a12 * p21) + (a13 * p31) ) % 26;
let c21 = ( (a21 * p11) + (a22 * p21) + (a23 * p31) ) % 26;
let c31 = ( (a31 * p11) + (a32 * p21) + (a33 * p31) ) % 26;
\left[\begin{array}{ccc}a_{11} & a_{12} & a_{13} \\a_{21} & a_{22} & a_{23} \\a_{31} & a_{33} & a_{33}\end{array}\right]\left[\begin{array}{l}p_{11} \\p_{21} \\p_{31}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{l}a_{11} \times p_{11}+a_{12} \times p_{21}+a_{13} \times p_{33} \\a_{21} \times p_{11}+a_{22} \times p_{21}+a_{23} \times p_{33} \\a_{31} \times p_{11}+a_{32} \times p_{21}+a_{33} \times p_{33}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{l}c_{11} \\c_{21} \\c_{31}\end{array}\right]

由于P矩阵是complete_plaintextcomplete_plaintext前9个已知,所以P矩阵已知,C矩阵为encrypted_flag,前9个同样已知。所以通过sagemath中的solve_left可以求的A矩阵即源码中的key,求的A后由于complete_plaintext除前9个以外P未均知,但C已知,所以通过solve_right再求一次即可。

由于encrypted_flag输出3个是c矩阵中的列,所以处理encrypted_flag时,需要三个一组
并调用transpose转置一下
sagamath有在线运行环境:https://sagecell.sagemath.org/

此外还有一个不成熟的想法,利用sagemath中的solve_mod直接解一个9元的非线性方程,但是跑了很久没有跑出来,应该是复杂度的问题。Movectf 题解writeup