Criptografía (CLVI): Solución Reto picoCTF 2018 "Secure Logon"

Solución a otro reto de la plataforma picoCTF 2018.

Aunque en dicha plataforma este desafío está catalogado como de 'Web Exploitation', en mi opinión, encaja mejor en la categoría de 'Cryptography', por lo que en este humilde blog lo catalogo de forma preferente como de criptografía.

En este reto se ve involucrado nuevamente el modo de operación CBC ('Cipher Block Chaining') de los algoritmos de cifrado por bloques, y creo que tiene un nivel de dificultad alto (★★★★☆).

- Secure Logon - Points: 500:

Su enunciado dice lo siguiente: 'Uh oh, the login page is more secure... I think.
(link). Source'.

Solución: La pista que se da en la pestaña 'Hints' ('There are versions of AES that really aren't secure') indica que en este desafío se ve involucrado el citptosistema AES, y a la vista del archivo fuente que se proporciona (server_noflag.py) puedo ver que se emplea dicho algoritmo de cifrado por bloques en modo de operación CBC.

A través del link que se proporciona voy a la página de login del sitio web del reto:

En primer lugar pruebo a autenticarme con usuario "admin" y password "admin", y se me muestra un mensaje de error:

Seguidamente pruebo con un usuario y una contraseña cualesquiera: "username" y "password", respectivamente:

El proceso de login finaliza con éxito, pero se me informa de que no se me muestra la flag y de la existencia de una 'cookie' que, junto con el usuario y contraseña que he introducido, tiene valor 0 en 'admin', de lo que deduzco que para ver la flag 'admin' debería tener valor 1.

Acudo a ver la 'cookie' en cuestión:

Como se puede ver en el archivo fuente que se proporciona en el reto, la 'cookie' está cifrada utilizando AES en modo CBC y el resultado se codifica en base64.

Además, en el archivo fuente confirmo que para ver la flag el valor de 'admin' debe ser 1 y también veo que antes del cifrado se pasa el diccionario al método json.dumps() con el argumento sort_keys=True, por lo que el codificador devuelve las claves del objeto JSON ordenadas:

Por lo que sé dónde están almacenados los pares ('nombre':'valor') en la 'cookie': {'admin': 0, 'password': 'password', 'username': 'username'}.

Dicho todo lo anterior, ahora sólo me queda modificar el valor de 'admin' para ponerlo a 1. Para ello utilizo el ataque 'bit-flipping' con objeto de cambiar el Byte undécimo del vector de inicialización (IV) para que se produzca la modificación deseada en el Byte undécimo del primer bloque de texto plano (pase de 0 a 1).

En este blog he puesto hace poco un reto en el que puse un ejemplo de este tipo de ataque y de él se deduce que la modificación que tengo que realizar es la siguiente:

C'₀[11]= C₀[11] XOR P₁[11] XOR P'₁[11] = C₀[11] XOR 0 XOR 1 = C₀[11] XOR 1

Donde: C'₀[11] = Valor al que hay que modificar el Byte 11 de C₀ (IV); 

C₀[11] = Byte 11 del bloque 0 del criptograma original (Byte 11 del IV original);

 P₁[11] = Byte 11 del bloque 1 del texto plano original;

 P'₁[11] = Valor deseado para el Byte 11 del bloque 1 del texto plano.

Es decir, basta con modificar el Byte 11 del vector de inicialización (IV) con el resultado de la operación XOR de ese mismo Byte con 1.

Creo un pequeño script en python para obtener la nueva 'cookie':

import base64

cookie='dAnfqmg2vDeyExZPi+AAklJ3UZoyKX3HSNfuisg7vIGnXgmnYUj8qAbcp4wvgJEoz35G/i48YK6B7fSenit4xzx+g9SMXydp23BwY/v5vKA='

print('[+] Cookie original:',cookie)

cookie=bytearray(base64.b64decode(cookie))

cookie[10]^=1

cookie=base64.b64encode(cookie).decode('utf-8')

print('[+] Cookie nueva   :',cookie)

Lo ejecuto:

Modifico la 'cookie' con el nuevo valor:

Guardo el cambio realizado, después: botón derecho ratón y clic en la opción "Volver a cargar Ctr + R", y ya puedo ver la solución a este reto: