🥇По стъпките на Industrial Ninja: как PLC беше хакнат на Positive Hack Days 9

На последния PHDays 9 проведохме състезание за хакване на газова помпа - състезание Индустриален нинджа. На площадката имаше три щанда с различни параметри за сигурност (Без сигурност, Ниска сигурност, Висока сигурност), емулиращи един и същ промишлен процес: въздух под налягане се нагнетява в балон (и след това се освобождава).

Въпреки различните параметри на безопасност, хардуерният състав на щандовете беше един и същ: Siemens Simatic PLC серия S7-300; бутон за аварийно изпускане на въздух и устройство за измерване на налягането (свързани към цифрови входове на PLC (DI)); клапани, работещи за надуване и изпускане на въздух (свързани към цифровите изходи на PLC (DO)) - вижте фигурата по-долу.

PLC, в зависимост от показанията на налягането и в съответствие със своята програма, взе решение да изпусне или надуе топката (отваря и затваря съответните клапани). Всички стендове обаче имаха ръчен режим на управление, което позволяваше да се контролират състоянията на клапаните без никакви ограничения.

Стойките се различаваха по сложността на активирането на този режим: на незащитената стойка беше най-лесно да се направи това, а на стойката с висока сигурност беше съответно по-трудно.

Пет от шестте проблема бяха решени за два дни; Класираният на първо място участник спечели 233 точки (прекара една седмица в подготовка за състезанието). Трима победители: I място - a1exdandy, II - Rubicoid, III - Ze.

По време на PHDays обаче никой от участниците не успя да преодолее и трите стойки, затова решихме да направим онлайн състезание и публикувахме най-трудната задача в началото на юни. Участниците трябваше да изпълнят задачата в рамките на един месец, да намерят знамето и да опишат решението подробно и по интересен начин.

По-долу публикуваме анализ на най-доброто решение на задачата от изпратените през месеца, намерено от Алексей Коврижных (a1exdandy) от компанията Digital Security, който зае XNUMX-во място в състезанието по време на PHDays. По-долу представяме неговия текст с нашите коментари.

Първоначален анализ

И така, задачата съдържаше архив със следните файлове:

block_upload_traffic.pcapng
DB100.bin
hints.txt

Файлът hints.txt съдържа необходимата информация и подсказки за решаване на задачата. Ето съдържанието му:

Вчера Петрович ми каза, че можете да зареждате блокове от PlcSim в Step7.

На щанда беше използван PLC на Siemens Simatic S7-300.

PlcSim е PLC емулатор, който ви позволява да стартирате и отстранявате грешки в програми за Siemens S7 PLC.

Файлът DB100.bin изглежда съдържа блока данни на DB100 PLC: 00000000: 0100 0102 6e02 0401 0206 0100 0101 0102 ....n......... 00000010: 1002 0501 0202 2002 0501 0206 0100 0102 00000020 0102 . ..... ......... 7702: 0401 0206 0100 0103 0102 0 02 00000030a0501 ..w............. 0202: 1602 0501 0206 0100 0104 0102 00000040 7502 ................ 0401: 0206 0100 0105 0102 0 02 0501a00000050 0202 u............... 1602: 0501 0206 0100 0106 0102 3402 4 00000060............0401. 0206: 0100 0107 0102 2602 0501 0202 00000070 4 .........&..... 02: 0501c0206 0100 0108 0102 3302 0401 3 00000080 L.........0206. .. 0100 : 0109 0102 0 02 0501a0202 1602 00000090 0501 ................ 0206: 0100 010 0102 3702a 0401 0206 7 000000 .........0. .... 0100a010: 0102 2202b 0501 0202 4602 0501 000000 0 ......".....F... 0206b0100: 010 0102 3302c 0401 0206 0100 3 000000 ........0. .... .. 010c0102: 0d 02 0501a0202 1602 0501 0206 000000 0 ................ 0100d010: 0102 6e 02 0401d0206 0100 010 000000 0f ......m. .... .... 0102e1102: 0501 0202 2302 0501 0206 0100 000000 0 ........#...... 0110f0102: 3502 0401 0206 0100 0111 0102 5 00000100 ....1202. ..... ..... 0501: 0202 2502 0501 0206 0100 0112 00000110 0102 ......%......... 3302: 0401 0206 0100 0113 0102 2602 3 00000120 ..0501. ..... .....&. 0202: 4 02 0501c0206 0100 XNUMX XNUMX ....L......

Както подсказва името, файлът block_upload_traffic.pcapng съдържа дъмп на трафика за качване на блокове към PLC.

Струва си да се отбележи, че този трафик на мястото на състезанието по време на конференцията беше малко по-труден за получаване. За да направите това, беше необходимо да разберете скрипта от файла на проекта за TeslaSCADA2. От него беше възможно да се разбере къде се намира дъмпът, шифрован с помощта на RC4, и какъв ключ трябва да се използва за дешифрирането му. Изхвърляния на блокове данни на място могат да бъдат получени с помощта на клиента на протокола S7. За целта използвах демо клиента от пакета Snap7.

Извличане на блокове за обработка на сигнала от дъмп на трафика

Разглеждайки съдържанието на дъмпа, можете да разберете, че той съдържа блокове за обработка на сигнали OB1, FC1, FC2 и FC3:

Тези блокове трябва да бъдат премахнати. Това може да стане например със следния скрипт, като преди това трафикът е преобразуван от формат pcapng в pcap:

#!/usr/bin/env python2

import struct
from scapy.all import *

packets = rdpcap('block_upload_traffic.pcap')
s7_hdr_struct = '>BBHHHHBB'
s7_hdr_sz = struct.calcsize(s7_hdr_struct)
tpkt_cotp_sz = 7
names = iter(['OB1.bin', 'FC1.bin', 'FC2.bin', 'FC3.bin'])
buf = ''

for packet in packets:
    if packet.getlayer(IP).src == '10.0.102.11':
        tpkt_cotp_s7 = str(packet.getlayer(TCP).payload)
        if len(tpkt_cotp_s7) < tpkt_cotp_sz + s7_hdr_sz:
            continue
        s7 = tpkt_cotp_s7[tpkt_cotp_sz:]
        s7_hdr = s7[:s7_hdr_sz]
        param_sz = struct.unpack(s7_hdr_struct, s7_hdr)[4]
        s7_param = s7[12:12+param_sz]
        s7_data = s7[12+param_sz:]
        if s7_param in ('x1ex00', 'x1ex01'):  # upload
            buf += s7_data[4:]
        elif s7_param == 'x1f':
            with open(next(names), 'wb') as f:
                f.write(buf)
            buf = ''

След като разгледате получените блокове, ще забележите, че те винаги започват с байтове 70 70 (pp). Сега трябва да се научите как да ги анализирате. Подсказката за присвояване предполага, че трябва да използвате PlcSim за това.

Получаване на лесни за четене инструкции от блокове

Първо, нека се опитаме да програмираме S7-PlcSim, като заредим няколко блока с повтарящи се инструкции (= Q 0.0) в него с помощта на софтуера Simatic Manager и запазим PLC, получен в емулатора, във файла example.plc. Разглеждайки съдържанието на файла, можете лесно да определите началото на изтеглените блокове по сигнатурата 70 70, която открихме по-рано. Преди блоковете, очевидно, размерът на блока е написан като 4-байтова стойност от малкия край.

След като получихме информация за структурата на plc файловете, се появи следният план за действие за четене на PLC S7 програми:

Използвайки Simatic Manager, създаваме блокова структура в S7-PlcSim, подобна на тази, която получихме от дъмпа. Размерите на блоковете трябва да съвпадат (това се постига чрез попълване на блоковете с необходимия брой инструкции) и техните идентификатори (OB1, FC1, FC2, FC3).
Запазете PLC във файл.
Заменяме съдържанието на блоковете в получения файл с блоковете от дъмпа на трафика. Началото на блоковете се определя от подписа.
Зареждаме получения файл в S7-PlcSim и разглеждаме съдържанието на блоковете в Simatic Manager.

Блоковете могат да бъдат заменени например със следния код:

with open('original.plc', 'rb') as f:
    plc = f.read()
blocks = []
for fname in ['OB1.bin', 'FC1.bin', 'FC2.bin', 'FC3.bin']:
    with open(fname, 'rb') as f:
        blocks.append(f.read())

i = plc.find(b'pp')
for block in blocks:
    plc = plc[:i] + block + plc[i+len(block):]
    i = plc.find(b'pp', i + 1)

with open('target.plc', 'wb') as f:
    f.write(plc)

Алексей пое по може би по-труден, но все пак правилен път. Предполагахме, че участниците ще използват програмата NetToPlcSim, така че PlcSim да може да комуникира по мрежата, да качва блокове в PlcSim чрез Snap7 и след това да изтегля тези блокове като проект от PlcSim, използвайки средата за разработка.

Като отворите получения файл в S7-PlcSim, можете да прочетете презаписаните блокове с помощта на Simatic Manager. Основните функции за управление на устройството са записани в блок FC1. Особено внимание заслужава променливата #TEMP0, която, когато е включена, изглежда настройва контрола на PLC в ръчен режим въз основа на стойностите на битовата памет M2.2 и M2.3. Стойността #TEMP0 се задава от функция FC3.

За да разрешите проблема, трябва да анализирате функцията FC3 и да разберете какво трябва да се направи, така че да върне логическа единица.

Блоковете за обработка на сигнала на PLC на щанда с ниска сигурност на мястото на състезанието бяха подредени по подобен начин, но за да се зададе стойността на променливата #TEMP0, беше достатъчно да се напише линията по моя нинджа начин в блока DB1. Проверката на стойността в блок беше лесна и не изискваше задълбочени познания на езика за програмиране на блокове. Очевидно е, че на ниво High Security постигането на ръчно управление ще бъде много по-трудно и е необходимо да се разберат тънкостите на езика STL (един от начините за програмиране на S7 PLC).

Обратен блок FC3

Съдържание на блок FC3 в STL представяне:

      L     B#16#0
      T     #TEMP13
      T     #TEMP15
      L     P#DBX 0.0
      T     #TEMP4
      CLR   
      =     #TEMP14
M015: L     #TEMP4
      LAR1  
      OPN   DB   100
      L     DBLG
      TAR1  
      <=D   
      JC    M016
      L     DW#16#0
      T     #TEMP0
      L     #TEMP6
      L     W#16#0
      <>I   
      JC    M00d
      L     P#DBX 0.0
      LAR1  
M00d: L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP5
      L     W#16#1
      ==I   
      JC    M007
      L     #TEMP5
      L     W#16#2
      ==I   
      JC    M008
      L     #TEMP5
      L     W#16#3
      ==I   
      JC    M00f
      L     #TEMP5
      L     W#16#4
      ==I   
      JC    M00e
      L     #TEMP5
      L     W#16#5
      ==I   
      JC    M011
      L     #TEMP5
      L     W#16#6
      ==I   
      JC    M012
      JU    M010
M007: +AR1  P#1.0
      L     P#DBX 0.0
      LAR2  
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      JL    M003
      JU    M001
      JU    M002
      JU    M004
M003: JU    M005
M001: OPN   DB   101
      L     B [AR2,P#0.0]
      T     #TEMP0
      JU    M006
M002: OPN   DB   101
      L     B [AR2,P#0.0]
      T     #TEMP1
      JU    M006
M004: OPN   DB   101
      L     B [AR2,P#0.0]
      T     #TEMP2
      JU    M006
M00f: +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     C#8
      *I    
      T     #TEMP11
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP7
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP7
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP9
      TAR1  #TEMP4
      OPN   DB   101
      L     P#DBX 0.0
      LAR1  
      L     #TEMP11
      +AR1  
      LAR2  #TEMP9
      L     B [AR2,P#0.0]
      T     B [AR1,P#0.0]
      L     #TEMP4
      LAR1  
      JU    M006
M008: +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP3
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      JL    M009
      JU    M00b
      JU    M00a
      JU    M00c
M009: JU    M005
M00b: L     #TEMP3
      T     #TEMP0
      JU    M006
M00a: L     #TEMP3
      T     #TEMP1
      JU    M006
M00c: L     #TEMP3
      T     #TEMP2
      JU    M006
M00e: +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP7
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP7
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP9
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP8
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP8
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP10
      TAR1  #TEMP4
      LAR1  #TEMP9
      LAR2  #TEMP10
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     B [AR2,P#0.0]
      AW    
      INVI  
      T     #TEMP12
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     B [AR2,P#0.0]
      OW    
      L     #TEMP12
      AW    
      T     B [AR1,P#0.0]
      L     DW#16#0
      T     #TEMP0
      L     MB   101
      T     #TEMP1
      L     MB   102
      T     #TEMP2
      L     #TEMP4
      LAR1  
      JU    M006
M011: +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP7
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP7
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP9
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP8
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP8
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP10
      TAR1  #TEMP4
      LAR1  #TEMP9
      LAR2  #TEMP10
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     B [AR2,P#0.0]
      -I    
      T     B [AR1,P#0.0]
      L     DW#16#0
      T     #TEMP0
      L     MB   101
      T     #TEMP1
      L     MB   102
      T     #TEMP2
      L     #TEMP4
      LAR1  
      JU    M006
M012: L     #TEMP15
      INC   1
      T     #TEMP15
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP7
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP7
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP9
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP8
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP8
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP10
      TAR1  #TEMP4
      LAR1  #TEMP9
      LAR2  #TEMP10
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     B [AR2,P#0.0]
      ==I   
      JCN   M013
      JU    M014
M013: L     P#DBX 0.0
      LAR1  
      T     #TEMP4
      L     B#16#0
      T     #TEMP6
      JU    M006
M014: L     #TEMP4
      LAR1  
      L     #TEMP13
      L     L#1
      +I    
      T     #TEMP13
      JU    M006
M006: L     #TEMP0
      T     MB   100
      L     #TEMP1
      T     MB   101
      L     #TEMP2
      T     MB   102
      +AR1  P#1.0
      L     #TEMP6
      +     1
      T     #TEMP6
      JU    M005
M010: L     P#DBX 0.0
      LAR1  
      L     0
      T     #TEMP6
      TAR1  #TEMP4
M005: TAR1  #TEMP4
      CLR   
      =     #TEMP16
      L     #TEMP13
      L     L#20
      ==I   
      S     #TEMP16
      L     #TEMP15
      ==I   
      A     #TEMP16
      JC    M017
      L     #TEMP13
      L     L#20
      <I    
      S     #TEMP16
      L     #TEMP15
      ==I   
      A     #TEMP16
      JC    M018
      JU    M019
M017: SET   
      =     #TEMP14
      JU    M016
M018: CLR   
      =     #TEMP14
      JU    M016
M019: CLR   
      O     #TEMP14
      =     #RET_VAL
      JU    M015
M016: CLR   
      O     #TEMP14
      =     #RET_VAL

Кодът е доста дълъг и може да изглежда сложен за някой, който не е запознат с STL. Няма смисъл да се анализира всяка инструкция в рамките на тази статия; подробни инструкции и възможности на езика STL можете да намерите в съответното ръководство: Списък с отчети (STL) за програмиране на S7-300 и S7-400. Тук ще представя същия код след обработка - преименуване на етикетите и променливите и добавяне на коментари, описващи алгоритъма на работа и някои STL езикови конструкции. Нека веднага да отбележа, че въпросният блок съдържа виртуална машина, която изпълнява някакъв байт код, намиращ се в блока DB100, чието съдържание знаем. Инструкциите на виртуалната машина се състоят от 1 байт оперативен код и байтове аргументи, по един байт за всеки аргумент. Всички разгледани инструкции имат два аргумента; аз обозначих техните стойности в коментарите като X и Y.

Код след обработка]

# Инициализация различных переменных
      L     B#16#0
      T     #CHECK_N        # Счетчик успешно пройденных проверок
      T     #COUNTER_N      # Счетчик общего количества проверок
      L     P#DBX 0.0
      T     #POINTER        # Указатель на текущую инструкцию
      CLR   
      =     #PRE_RET_VAL

# Основной цикл работы интерпретатора байт-кода
LOOP: L     #POINTER
      LAR1  
      OPN   DB   100
      L     DBLG
      TAR1  
      <=D                   # Проверка выхода указателя за пределы программы
      JC    FINISH
      L     DW#16#0
      T     #REG0
      L     #TEMP6
      L     W#16#0
      <>I   
      JC    M00d
      L     P#DBX 0.0
      LAR1  

# Конструкция switch - case для обработки различных опкодов
M00d: L     B [AR1,P#0.0]
      T     #OPCODE
      L     W#16#1
      ==I   
      JC    OPCODE_1
      L     #OPCODE
      L     W#16#2
      ==I   
      JC    OPCODE_2
      L     #OPCODE
      L     W#16#3
      ==I   
      JC    OPCODE_3
      L     #OPCODE
      L     W#16#4
      ==I   
      JC    OPCODE_4
      L     #OPCODE
      L     W#16#5
      ==I   
      JC    OPCODE_5
      L     #OPCODE
      L     W#16#6
      ==I   
      JC    OPCODE_6
      JU    OPCODE_OTHER

# Обработчик опкода 01: загрузка значения из DB101[X] в регистр Y
# OP01(X, Y): REG[Y] = DB101[X]
OPCODE_1: +AR1  P#1.0
      L     P#DBX 0.0
      LAR2  
      L     B [AR1,P#0.0]   # Загрузка аргумента X (индекс в DB101)
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]   # Загрузка аргумента Y (индекс регистра)
      JL    M003            # Аналог switch - case на основе значения Y
      JU    M001            # для выбора необходимого регистра для записи.
      JU    M002            # Подобные конструкции используются и в других
      JU    M004            # операциях ниже для аналогичных целей
M003: JU    LOOPEND
M001: OPN   DB   101
      L     B [AR2,P#0.0]
      T     #REG0           # Запись значения DB101[X] в REG[0]
      JU    PRE_LOOPEND
M002: OPN   DB   101
      L     B [AR2,P#0.0]
      T     #REG1           # Запись значения DB101[X] в REG[1]
      JU    PRE_LOOPEND
M004: OPN   DB   101
      L     B [AR2,P#0.0]
      T     #REG2           # Запись значения DB101[X] в REG[2]
      JU    PRE_LOOPEND

# Обработчик опкода 02: загрузка значения X в регистр Y
# OP02(X, Y): REG[Y] = X
OPCODE_2: +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP3
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      JL    M009
      JU    M00b
      JU    M00a
      JU    M00c
M009: JU    LOOPEND
M00b: L     #TEMP3
      T     #REG0
      JU    PRE_LOOPEND
M00a: L     #TEMP3
      T     #REG1
      JU    PRE_LOOPEND
M00c: L     #TEMP3
      T     #REG2
      JU    PRE_LOOPEND

# Опкод 03 не используется в программе, поэтому пропустим его
...

# Обработчик опкода 04: сравнение регистров X и Y
# OP04(X, Y): REG[0] = 0; REG[X] = (REG[X] == REG[Y])
OPCODE_4: +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP7          # первый аргумент - X
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP7
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP9          # REG[X]
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP8
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP8
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP10         # REG[Y]
      TAR1  #POINTER
      LAR1  #TEMP9          # REG[X]
      LAR2  #TEMP10         # REG[Y]
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     B [AR2,P#0.0]
      AW    
      INVI  
      T     #TEMP12         # ~(REG[Y] & REG[X])
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     B [AR2,P#0.0]
      OW    
      L     #TEMP12
      AW                    # (~(REG[Y] & REG[X])) & (REG[Y] | REG[X]) - аналог проверки на равенство
      T     B [AR1,P#0.0]
      L     DW#16#0
      T     #REG0
      L     MB   101
      T     #REG1
      L     MB   102
      T     #REG2
      L     #POINTER
      LAR1  
      JU    PRE_LOOPEND

# Обработчик опкода 05: вычитание регистра Y из X
# OP05(X, Y): REG[0] = 0; REG[X] = REG[X] - REG[Y]
OPCODE_5: +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP7
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP7
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP9          # REG[X]
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP8
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP8
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP10         # REG[Y]
      TAR1  #POINTER
      LAR1  #TEMP9
      LAR2  #TEMP10
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     B [AR2,P#0.0]
      -I                    # ACCU1 = ACCU2 - ACCU1, REG[X] - REG[Y]
      T     B [AR1,P#0.0]
      L     DW#16#0
      T     #REG0
      L     MB   101
      T     #REG1
      L     MB   102
      T     #REG2
      L     #POINTER
      LAR1  
      JU    PRE_LOOPEND

# Обработчик опкода 06: инкремент #CHECK_N при равенстве регистров X и Y
# OP06(X, Y): #CHECK_N += (1 if REG[X] == REG[Y] else 0)
OPCODE_6: L     #COUNTER_N
      INC   1
      T     #COUNTER_N
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP7          #  REG[X]     
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP7
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP9          #  REG[X]  
      +AR1  P#1.0
      L     B [AR1,P#0.0]
      T     #TEMP8
      L     P#M 100.0
      LAR2  
      L     #TEMP8
      L     C#8
      *I    
      +AR2  
      TAR2  #TEMP10         # REG[Y]
      TAR1  #POINTER
      LAR1  #TEMP9          # REG[Y]
      LAR2  #TEMP10         # REG[X]
      L     B [AR1,P#0.0]
      L     B [AR2,P#0.0]
      ==I   
      JCN   M013
      JU    M014
M013: L     P#DBX 0.0
      LAR1  
      T     #POINTER
      L     B#16#0
      T     #TEMP6
      JU    PRE_LOOPEND
M014: L     #POINTER
      LAR1  
# Инкремент значения #CHECK_N
      L     #CHECK_N
      L     L#1
      +I    
      T     #CHECK_N
      JU    PRE_LOOPEND

PRE_LOOPEND: L     #REG0
      T     MB   100
      L     #REG1
      T     MB   101
      L     #REG2
      T     MB   102
      +AR1  P#1.0
      L     #TEMP6
      +     1
      T     #TEMP6
      JU    LOOPEND

OPCODE_OTHER: L     P#DBX 0.0
      LAR1  
      L     0
      T     #TEMP6
      TAR1  #POINTER

LOOPEND: TAR1  #POINTER
      CLR   
      =     #TEMP16
      L     #CHECK_N
      L     L#20
      ==I   
      S     #TEMP16
      L     #COUNTER_N
      ==I   
      A     #TEMP16
# Все проверки пройдены, если #CHECK_N == #COUNTER_N == 20
      JC    GOOD
      L     #CHECK_N
      L     L#20
      <I    
      S     #TEMP16
      L     #COUNTER_N
      ==I   
      A     #TEMP16
      JC    FAIL
      JU    M019
GOOD: SET   
      =     #PRE_RET_VAL
      JU    FINISH
FAIL: CLR   
      =     #PRE_RET_VAL
      JU    FINISH
M019: CLR   
      O     #PRE_RET_VAL
      =     #RET_VAL
      JU    LOOP
FINISH: CLR   
      O     #PRE_RET_VAL
      =     #RET_VAL

След като имаме представа за инструкциите на виртуалната машина, нека напишем малък дизасемблер за анализиране на байт кода в блока DB100:

import string
alph = string.ascii_letters + string.digits

with open('DB100.bin', 'rb') as f:
    m = f.read()

pc = 0

while pc < len(m):
    op = m[pc]
    if op == 1:
        print('R{} = DB101[{}]'.format(m[pc + 2], m[pc + 1]))
        pc += 3
    elif op == 2:
        c = chr(m[pc + 1])
        c = c if c in alph else '?'
        print('R{} = {:02x} ({})'.format(m[pc + 2], m[pc + 1], c))
        pc += 3
    elif op == 4:
        print('R0 = 0; R{} = (R{} == R{})'.format(
            m[pc + 1], m[pc + 1], m[pc + 2]))
        pc += 3
    elif op == 5:
        print('R0 = 0; R{} = R{} - R{}'.format(
            m[pc + 1], m[pc + 1], m[pc + 2]))
        pc += 3
    elif op == 6:
        print('CHECK (R{} == R{})n'.format(
            m[pc + 1], m[pc + 2]))
        pc += 3
    else:
        print('unk opcode {}'.format(op))
        break

В резултат на това получаваме следния код на виртуална машина:

Код на виртуална машина

R1 = DB101[0]
R2 = 6e (n)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[1]
R2 = 10 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 20 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[2]
R2 = 77 (w)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[3]
R2 = 0a (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 16 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[4]
R2 = 75 (u)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[5]
R2 = 0a (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 16 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[6]
R2 = 34 (4)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[7]
R2 = 26 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 4c (L)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[8]
R2 = 33 (3)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[9]
R2 = 0a (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 16 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[10]
R2 = 37 (7)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[11]
R2 = 22 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 46 (F)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[12]
R2 = 33 (3)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[13]
R2 = 0a (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 16 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[14]
R2 = 6d (m)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[15]
R2 = 11 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 23 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[16]
R2 = 35 (5)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[17]
R2 = 12 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 25 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[18]
R2 = 33 (3)
R0 = 0; R1 = (R1 == R2)
CHECK (R1 == R0)

R1 = DB101[19]
R2 = 26 (?)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
R2 = 4c (L)
R0 = 0; R1 = R1 - R2
CHECK (R1 == R0)

Както можете да видите, тази програма просто проверява всеки знак от DB101 за равенство на определена стойност. Последният ред за преминаване на всички проверки е: n0w u 4r3 7h3 m4573r. Ако тази линия е поставена в блок DB101, тогава се активира ръчно PLC управление и ще бъде възможно да се взриви или изпусне балона. 

Това е всичко! Алексей демонстрира високо ниво на знания, достойно за индустриален нинджа :) Изпратихме запомнящи се награди на победителя. Много благодаря на всички участници!

Източник: www.habr.com