🥇По следам Industrial Ninja: как взламывали ПЛК на Positive Hack Days 9

На прошедшем PHDays 9 мы проводили соревнование по взлому завода по перекачке газа — конкурс Industrial Ninja. На площадке было три стенда с различными параметрами безопасности (No Security, Low Security, High Security), эмулирующих одинаковый индустриальный процесс: в воздушный шар закачивался (а потом спускался) воздух под давлением.

Несмотря на разные параметры безопасности, аппаратный состав стендов был одинаков: ПЛК Siemens Simatic серии S7-300; кнопка аварийного сдува и прибор измерения давления (подсоединены к цифровым входам ПЛК (DI)); клапаны, работающие на накачку и спуск воздуха (подсоединены к цифровым выходам ПЛК (DO)) — см. рисунок ниже.

ПЛК, в зависимости от показаний давления и в соответствии со своей программой, принимал решение о сдуве или надуве шарика (открывал и закрывал соответствующие клапаны). Однако на всех стендах был предусмотрен режим ручного управления, который давал возможность управлять состояниями клапанов без каких-либо ограничений.

Стенды отличались сложностью включения данного режима: на незащищенном стенде сделать это было проще всего, а на стенде High Security, соответственно, сложнее.

За два дня были решены пять из шести задач; участник, занявший первое место, заработал 233 балла (он потратил на подготовку к конкурсу неделю). Тройка призеров: I место — a1exdandy, II — Rubikoid, III — Ze.

Однако во время PHDays никто из участников не смог одолеть все три стенда, поэтому мы решили сделать онлайн-конкурс и в начале июня опубликовали самое сложное задание. Участники должны были за месяц выполнить задание, найти флаг, подробно и интересно описать решение.

Под катом мы публикуем разбор лучшего решения задания из присланных за месяц, его нашел Алексей Коврижных (a1exdandy) из компании Digital Security, который занял I место в конкурсе во время PHDays. Ниже мы приводим его текст с нашими комментариями.

Первоначальный анализ

Итак, в задании был архив с файлами:

block_upload_traffic.pcapng
DB100.bin
hints.txt

Файл hints.txt содержит необходимые сведения и подсказки для решения задания. Вот его содержимое:

Петрович мне вчера рассказал, что из PlcSim можно загрузить блоки в Step7.

На стенде использовался ПЛК Siemens Simatic серии S7-300.

PlcSim — это эмулятор ПЛК, позволяющий выполнять и отлаживать программы для ПЛК Siemens S7.

Файл DB100.bin, судя по всему, содержит блок данных DB100 ПЛК:
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 0a02  ..w.............
00000030: 0501 0202 1602 0501 0206 0100 0104 0102  ................
00000040: 7502 0401 0206 0100 0105 0102 0a02 0501  u...............
00000050: 0202 1602 0501 0206 0100 0106 0102 3402  ..............4.
00000060: 0401 0206 0100 0107 0102 2602 0501 0202  ..........&.....
00000070: 4c02 0501 0206 0100 0108 0102 3302 0401  L...........3...
00000080: 0206 0100 0109 0102 0a02 0501 0202 1602  ................
00000090: 0501 0206 0100 010a 0102 3702 0401 0206  ..........7.....
000000a0: 0100 010b 0102 2202 0501 0202 4602 0501  ......".....F...
000000b0: 0206 0100 010c 0102 3302 0401 0206 0100  ........3.......
000000c0: 010d 0102 0a02 0501 0202 1602 0501 0206  ................
000000d0: 0100 010e 0102 6d02 0401 0206 0100 010f  ......m.........
000000e0: 0102 1102 0501 0202 2302 0501 0206 0100  ........#.......
000000f0: 0110 0102 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 4c02 0501 0206 0100            ....L.......

Судя по названию, файл block_upload_traffic.pcapng содержит дамп трафика загрузки блоков на ПЛК.

Стоит отметить, что этот дамп трафика на площадке конкурса во время конференции получить было немного сложнее. Для этого необходимо было разобраться в скрипте из файла проекта для TeslaSCADA2. Из него можно было понять, где находится зашифрованный с помощью RC4 дамп и какой ключ необходимо использовать для его расшифровки. Дампы блоков данных на площадке можно было получить с помощью клиента протокола S7. Я для этого использовал демоклиент из пакета Snap7.

Извлечение блоков обработки сигнала из дампа трафика

Взглянув на содержимое дампа, можно понять, что в нем передаются блоки обработки сигнала OB1, FC1, FC2 и FC3:

Необходимо извлечь эти блоки. Это можно сделать, например, следующим скриптом, предварительно сконвертировав трафик из формата 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 = ''

Изучив полученные блоки, можно заметить, что они всегда начинаются с байтов 70 70 (pp). Теперь нужно научиться их анализировать. Подсказка к заданию наводит на мысль, что для этого необходимо использовать PlcSim.

Получение человекочитаемых инструкций из блоков

Для начала попробуем запрограммировать S7-PlcSim, загрузив в него несколько блоков с повторяющимися инструкциями (= Q 0.0) с помощью ПО Simatic Manager, и сохраним полученный в эмуляторе PLC в файл example.plc. Посмотрев на содержимое файла, можно легко определить начало загруженных блоков по сигнатуре 70 70, которую мы обнаружили ранее. Перед блоками, судя по всему, записан размер блока в виде 4-байтового little-endian значения.

После того как мы получили сведения о структуре plc-файлов, появился следующий план действий для чтения программ PLC S7:

С помощью Simatic Manager создаем в S7-PlcSim структуру блоков, аналогичную той, что мы получили из дампа. Должны совпадать размеры блоков (достигается с помощью наполнения блоков нужным количеством инструкций) и их идентификаторы (OB1, FC1, FC2, FC3).
Сохраняем PLC в файл.
Заменяем содержимое блоков в полученном файле на блоки из дампа трафика. Начало блоков определяем по сигнатуре.
Полученный файл загружаем в S7-PlcSim и смотрим содержимое блоков в Simatic Manager.

Замену блоков можно произвести, например, следующим кодом:

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 пошел по, возможно, более сложному, но все равно правильному пути. Мы предполагали, что участники воспользуются программой NetToPlcSim, чтобы c PlcSim можно было общаться по сети, загрузят блоки в PlcSim через Snap7, а потом скачают эти блоки в виде проекта из PlcSim с помощью среды разработки.

Открыв полученный файл в S7-PlcSim, можно прочитать перезаписанные блоки с помощью Simatic Manager. Основные функции управления устройствами записаны в блоке FC1. Особое внимание привлекает переменная #TEMP0, при включении которой, судя по всему, управление ПЛК переводится в ручной режим на основе значений битовой памяти M2.2 и M2.3. Значение #TEMP0 устанавливается функцией FC3.

Для решения задания необходимо проанализировать функцию FC3 и понять, что нужно сделать, чтобы она вернула логическую единицу.

Блоки обработки сигналов ПЛК на стенде Low Security на площадке конкурса были устроены аналогичным образом, но для установки значения переменной #TEMP0 достаточно было написать строку my ninja way в блок DB1. Проверка значения в блоке была устроена понятно и не требовала глубоких знаний языка программирования блоков. Очевидно, что на уровне High Security добиться ручного управления будет значительно сложнее и необходимо разбираться в тонкостях языка STL (один из способов программирования ПЛК S7).

Реверс блока FC3

Содержимое блока FC3 в STL представлении:

      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

Код довольно объемный и человеку, незнакомому с STL, может показаться сложным. Разбирать каждую инструкцию в рамках данной статьи нет смысла, подробно с инструкциями и возможностями языка STL можно ознакомиться в соответствующем мануале: Statement List (STL) for S7-300 and S7-400 Programming. Здесь я приведу тот же самый код после обработки — переименования меток и переменных и добавления комментариев, описывающих алгоритм работы и некоторые конструкции языка STL. Сразу отмечу, что в рассматриваемом блоке реализована виртуальная машина, исполняющая некоторый байт-код, находящийся в блоке DB100, содержимое которого нам известно. Инструкции виртуальной машины представляют собой 1 байт операционного кода и байты аргументов, по одному байту на каждый аргумент. Все рассмотренные инструкции имеют по два аргумента, их значения в комментариях я обозначил как X и Y.

Код после обработки]

# 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

Получив представление об инструкциях виртуальной машины, напишем небольшой дизассемблер для разбора байт-кода в блоке 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 результате получим следующий код виртуальной машины:

Код виртуальной машины

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)

Как видно, данная программа просто проверяет каждый символ из DB101 на равенство определенному значению. Итоговая строка для прохождения всех проверок: n0w u 4r3 7h3 m4573r. Если данную строку поместить в блок DB101, то активируется ручное управление ПЛК и можно будет взорвать или сдуть воздушный шар. 

Вот и все! Алексей продемонстрировал высокий уровень знаний, достойный индустриального ниндзя 🙂 Победителю мы отправили памятные призы. Большое спасибо всем участникам!

Источник: habr.com

По следам Industrial Ninja: как взламывали ПЛК на Positive Hack Days 9

Первоначальный анализ

Извлечение блоков обработки сигнала из дампа трафика

Получение человекочитаемых инструкций из блоков

Реверс блока FC3

Добавить комментарий Отменить ответ