Śladami Industrial Ninja: jak hackowano PLC na Positive Hack Days 9

Śladami Industrial Ninja: jak hackowano PLC na Positive Hack Days 9

Na niedawnym PHDays 9 przeprowadziliśmy zawody w łamaniu systemu pomp gazu — konkurs Industrial Ninja. Na stanowisku były trzy stoiska z różnymi parametrami bezpieczeństwa (No Security, Low Security, High Security), emulujące ten sam proces przemysłowy: powietrze było pompowane (a później spuszczane) do balonu pod ciśnieniem.

Mimo różnych parametrów bezpieczeństwa, sprzęt stojaków był taki sam: PLC Siemens Simatic serii S7-300; przycisk awaryjnego spuszczenia i urządzenie do pomiaru ciśnienia (podłączone do cyfrowych wejść PLC (DI)); zawory, które pompują i spuszczają powietrze (podłączone do cyfrowych wyjść PLC (DO)) — patrz rysunek poniżej.

Śladami Industrial Ninja: jak hackowano PLC na Positive Hack Days 9

PLC, w zależności od odczytów ciśnienia i zgodnie z własnym programem, podejmował decyzję o spuszczeniu lub pompowaniu balonu (otwierając i zamykając odpowiednie zawory). Na wszystkich stanowiskach był jednak tryb ręcznego sterowania, który umożliwiał zarządzanie stanami zaworów bez żadnych ograniczeń.

Stanowiska różniły się złożonością włączenia tego trybu: na stanowisku niezabezpieczonym było to najprostsze, a na stanowisku High Security, odpowiednio, trudniejsze.

W ciągu dwóch dni rozwiązano pięć z sześciu zadań; uczestnik, który zajął pierwsze miejsce, zdobył 233 punkty (poświęcił tydzień na przygotowanie do konkursu). Trio laureatów: I miejsce — a1exdandy, II — Rubikoid, III — Ze.

Jednak podczas PHDays żaden z uczestników nie zdołał pokonać wszystkich trzech stanowisk, dlatego postanowiliśmy zorganizować konkurs online i na początku czerwca opublikowaliśmy najtrudniejsze zadanie. Uczestnicy mieli miesiąc na wykonanie zadania, znalezienie flagi oraz szczegółowe i interesujące opisanie rozwiązania.

Pod tym wpisem publikujemy analizę najlepszego rozwiązania zadania spośród przesłanych w ciągu miesiąca, które znalazł Aleksey Kowyżnych (a1exdandy) z firmy Digital Security, który zajął I miejsce w konkursie podczas PHDays. Poniżej przedstawiamy jego tekst z naszymi komentarzami.

Początkowa analiza

Zadanie zawierało archiwum z plikami:

  • block_upload_traffic.pcapng
  • DB100.bin
  • hints.txt

Plik hints.txt zawiera niezbędne informacje i wskazówki do rozwiązania zadania. Oto jego zawartość:

  1. Wczoraj Petrowicz powiedział mi, że można załadować bloki do Step7 z PlcSim.
  2. Na stanowisku użyto PLC Siemens Simatic serii S7-300.
  3. PlcSim to emulator PLC, który pozwala na uruchamianie i debugowanie programów dla PLC Siemens S7.

Plik DB100.bin, jak się wydaje, zawiera blok danych 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 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.......

Z tytułu wynika, że plik block_upload_traffic.pcapng zawiera zrzut ruchu przesyłania bloków na PLC.

Warto zauważyć, że uzyskanie tego zrzutu ruchu na terenie konkursu podczas konferencji było nieco trudniejsze. Wymagało to zrozumienia skryptu z pliku projektu dla TeslaSCADA2. Można było z niego zrozumieć, gdzie znajduje się zrzut, który został zaszyfrowany za pomocą RC4 oraz jaki klucz należy użyć do jego deszyfrowania. Zrzuty bloków danych na terenie można było uzyskać za pomocą klienta protokołu S7. Ja użyłem klienta demonstracyjnego z pakietu Snap7.

Ekstrakcja bloków przetwarzania sygnałów z zrzutu ruchu

Patrząc na zawartość zrzutu, można zauważyć, że przesyłane są bloki przetwarzania sygnałów OB1, FC1, FC2 i FC3:

Śladami Industrial Ninja: jak hackowano PLC na Positive Hack Days 9

Należy wyodrębnić te bloki. Można to zrobić, na przykład, za pomocą następującego skryptu, wcześniej konwertując ruch z formatu pcapng na 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 = ''

Analizując otrzymane bloki, można zauważyć, że zawsze zaczynają się od bajtów 70 70 (pp). Teraz trzeba nauczyć się je analizować. Wskazówka do zadania sugeruje, że można to zrobić, korzystając z PlcSim.

Uzyskiwanie instrukcji czytelnych dla człowieka z bloków

Na początek spróbujmy zaprogramować S7-PlcSim, ładując do niego kilka bloków z powtarzającymi się instrukcjami (= Q 0.0) za pomocą oprogramowania Simatic Manager, a następnie zapiszemy uzyskany w emulatorze PLC w pliku example.plc. Patrząc na zawartość pliku, można łatwo określić początek załadowanych bloków po sygnaturze 70 70, którą wcześniej odkryliśmy. Przed blokami, sądząc po wszystkim, zapisany jest rozmiar bloku w postaci 4-bajtowej wartości little-endian.

Śladami Industrial Ninja: jak hackowano PLC na Positive Hack Days 9

Po uzyskaniu informacji o strukturze plików PLC, pojawił się kolejny plan działania dotyczący odczytu programów PLC S7:

  1. Za pomocą Simatic Manager tworzymy w S7-PlcSim strukturę bloków podobną do tej, którą uzyskaliśmy z zrzutu. Muszą zgadzać się rozmiary bloków (osiągamy je za pomocą wypełnienia bloków odpowiednią ilością instrukcji) oraz ich identyfikatory (OB1, FC1, FC2, FC3).
  2. Zapisujemy PLC do pliku.
  3. Zamieniamy zawartość bloków w uzyskanym pliku na bloki z zrzutu ruchu. Początek bloków określamy po sygnaturze.
  4. Uzyskany plik ładujemy do S7-PlcSim i oglądamy zawartość bloków w Simatic Manager.

Zamianę bloków można przeprowadzić na przykład następującym kodem:

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)

Alek poszedł drogą być może bardziej skomplikowaną, ale nadal właściwą. Zakładaliśmy, że uczestnicy skorzystają z programu NetToPlcSim, aby móc komunikować się z PlcSim przez sieć, załadują bloki do PlcSim za pośrednictwem Snap7, a następnie pobiorą te bloki jako projekt z PlcSim za pomocą środowiska programistycznego.

Otwierając uzyskany plik w S7-PlcSim, można odczytać nadpisane bloki za pomocą Simatic Manager. Podstawowe funkcje zarządzania urządzeniami zapisane są w bloku FC1. Szczególną uwagę przyciąga zmienna #TEMP0, której aktywacja, sądząc po wszystkim, przełącza sterowanie PLC w tryb ręczny na podstawie wartości pamięci bitowej M2.2 i M2.3. Wartość #TEMP0 jest ustawiana przez funkcję FC3.

Śladami Industrial Ninja: jak hackowano PLC na Positive Hack Days 9

Aby rozwiązać zadanie, należy przeanalizować funkcję FC3 i zrozumieć, co należy zrobić, aby zwróciła logiczną jedynkę.

Bloki przetwarzania sygnałów PLC na stanowisku Low Security w miejscu konkursu zostały zorganizowane w podobny sposób, ale aby ustawić wartość zmiennej #TEMP0, wystarczyło wpisać frazę my ninja way w bloku DB1. Sprawdzenie wartości w bloku było zrozumiałe i nie wymagało zaawansowanej znajomości języka programowania bloków. Oczywiste jest, że na poziomie High Security ręczne sterowanie będzie znacznie trudniejsze i konieczne będzie zapoznanie się z niuansami języka STL (jeden z metod programowania PLC S7).

Odwrotność bloku FC3

Zawartość bloku FC3 w reprezentacji STL:

      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

Kod jest dość rozbudowany i dla osoby nieznającej się na STL może wydawać się skomplikowany. Nie ma sensu omawiać każdej instrukcji w ramach tego artykułu, szczegółowe informacje na temat instrukcji i możliwości języka STL można znaleźć w odpowiednim podręczniku: Lista Instrukcji (STL) dla programowania S7-300 i S7-400. Tutaj przedstawiam ten sam kod po przetworzeniu — zmienione zostały nazwy etykiet i zmiennych oraz dodano komentarze opisujące algorytm działania i niektóre konstrukcje języka STL. Od razu zaznaczam, że w rozważanym bloku zaimplementowano wirtualną maszynę, wykonującą pewien bajtowy kod znajdujący się w bloku DB100, którego zawartość jest nam znana. Instrukcje wirtualnej maszyny składają się z 1 bajtu kodu operacyjnego i bajtów argumentów, po jednym bajcie dla każdego argumentu. Wszystkie omawiane instrukcje mają po dwa argumenty, a ich wartości w komentarzach oznaczyłem jako X i Y.

Kod po przetworzeniu]

# 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

Zyskując wiedzę o instrukcjach wirtualnej maszyny, napiszmy prosty dekompilator do analizy bajtowego kodu w bloku 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

W wyniku otrzymamy następujący kod wirtualnej maszyny:

Kod wirtualnej maszyny

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)

Jak widać, ten program po prostu sprawdza każdy znak z DB101 na zgodność z określoną wartością. Końcowy ciąg znaków, który przeszedłby wszystkie testy, to: n0w u 4r3 7h3 m4573r. Jeśli ten ciąg umieści się w bloku DB101, to aktywuje ręczne sterowanie PLC, co umożliwi wysadzenie lub upuszczenie balonu.

I to wszystko! Alek zademonstrował wysoki poziom wiedzy, godny przemysłowego ninja 🙂 Zwycięzcy wysłaliśmy upominki. Dziękujemy wszystkim uczestnikom!

Źródło: habr.com

Kup solidny hosting stron z ochroną przed DDoS, serwery VPS VDS 🔥 Kup solidny hosting stron z ochroną przed DDoS, serwery VPS VDS | ProHoster