سه چالش CTF سطح متوسط برای آموزش مهندسی معکوس (با مثال‌های پایتونی)

سلام علی برادر خدام خسروشاهی هستم با این آموزش در خدمت شما دوستان عزیز هستم.

چالش CTF شماره 1 — Reverse / Medium

«Encoded Login»

بریم ببینیم چطور میشه حلش کرد؟!

1. صورت مسئله (خلاصهٔ یک جمله‌ای)

تابع check دو شرط روی username و password می‌ذاره. اگر هر دو شرط برقرار باشند، فلگ چاپ می‌شه به شکل FLAG{username_password}. هدف: username و password رو پیدا کنید.

2. بررسی شرط اول (username)

خط مربوطه:

''.join(chr(ord(c) ^ 7) for c in username)[::-1] != "resu_tset"

این یعنی:

• برای هر کاراکتر c در username، ord(c) ^ 7 انجام می‌شه و دوباره به chr تبدیل می‌شه — این یک تبدیل کاراکتر به‌کاراکتر با XORِ عدد 7 هست.

• سپس رشتهٔ حاصل معکوس می‌شه ([::-1]) و با رشتهٔ ثابت "resu_tset" مقایسه می‌شه.

پس شرط قابل بازنویسیه:
رشتهٔ تبدیل‌شده باید برابر با وارونِ "resu_tset" باشه. یعنی:

transformed_username == "resu_tset"[::-1]

و چون "resu_tset"[::-1] برابر است با "test_user"، پس باید:

''.join(chr(ord(c) ^ 7) for c in username) == "test_user"

برای هر ایندکس i:

chr(ord(username[i]) ^ 7) == "test_user"[i]

پس:

ord(username[i]) = ord("test_user"[i]) ^ 7
username[i] = chr( ord("test_user"[i]) ^ 7 )

یعنی برای هر حرفِ معلومِ "test_user" یک XOR معکوس با 7 می‌زنیم تا حرف واقعی username دربیاد.

3. بررسی شرط دوم (password)

خط مربوطه:

if (ord(password[i]) + i*3) ^ 21 != key[i]:
    return False

معادله برای هر ایندکس i:

(ord(password[i]) + i*3) ^ 21 == key[i]

برای حلِ ord(password[i]) برمی‌گردیم:

1. از دو طرف XOR 21 رو حذف می‌کنیم (XOR خودش معکوس‌پذیره):

ord(password[i]) + i*3 = key[i] ^ 21

2. سپس i*3 رو از سمت راست کم می‌کنیم:

ord(password[i]) = (key[i] ^ 21) - i*3

3. در نهایت password[i] = chr( (key[i] ^ 21) - i*3 )

بنابراین با داشتن آرایهٔ key می‌تونیم تک‌تک کاراکترهای پسورد رو بازسازی کنیم.

بریم پیاده سازیش کنیم

نتیجهٔ اجرا (فلگ نهایی)

اگر کد بالا اجرا بشه خروجی اینه:

username: sbtsXrtbu
password: dx]]cUON
flag: FLAG{sbtsXrtbu_dx]]cUON}

پس فلگ نهایی:

FLAG{sbtsXrtbu_dx]]cUON}

• هر دو عملیات برای هر حرف فقط یک محاسبهٔ ثابت انجام می‌دن (XOR، جمع/تفریق، تبدیل به chr) — پس زمان اجرا O(n) با n طول رشته است.

• فضای اضافی هم خطی نسبت به طول رشته است (برای ساختن رشتهٔ خروجی).

• نکتهٔ آموزشی: وقتی در چک کردن ورودی‌ها ترکیب ساده‌ای از عملیاتِ جایگزین/جمع/تفریق/XOR دیدید، همیشه سعی کنید معادله را معکوس کنید — این همون ایدهٔ مهندسی معکوس پایه است.

بریم برای چالش بعدی

چالش CTF شماره 2 — Crypto / Medium

«Weird Caesar Cipher»

این پیام رمز شده را بده:

73 78 77 83 78 90 73 85 87 83

«این‌ها کد ASCII نیست. اول باید بفهمید با چی تبدیل شده، بعد برگردونید.»

راهنمای پنهانی :

cipher[i] = ord(flag[i]) + (i % 5) + 3

هدف

فلگ را باید پیدا کنند:

FLAG{????????}

در این چالش، فقط یک رشتهٔ رمز شده داریم:

73 78 77 83 78 90 73 85 87 83

به ظاهر شبیه کد ASCII است، ولی در واقع با یک فرمول ساده تبدیل شده.
هدف این است که رشتهٔ اصلی را به‌دست بیاوریم و فلگ نهایی را بسازیم.

1. فهمیدن الگوریتم (فرمول تبدیل)

فرمولی که داده شده :

cipher[i] = ord(flag[i]) + (i % 5) + 3

یعنی برای هر کاراکتر:

• ord(flag[i]) مقدار عددی کاراکتر اصلی است

• (i % 5) یک مقدار چرخشی 0 تا 4 است که به آن اضافه می‌شود

• +3 هم یک جابه‌جایی ثابت است (مثل سزار)

خب… حالا اگر بخواهیم فلگ اصلی را به‌دست بیاوریم، فقط کافی است همین فرمول را برعکس کنیم:

ord(flag[i]) = cipher[i] - (i % 5) - 3

و بعد:

flag[i] = chr( cipher[i] - (i % 5) - 3 )

به همین سادگی.

2. پیاده‌سازی قدم‌به‌قدم با پایتون

کد حل چالش:

cipher = [73, 78, 77, 83, 78, 90, 73, 85, 87, 83]

flag_chars = []

for i, c in enumerate(cipher):
    original = c - (i % 5) - 3
    flag_chars.append(chr(original))

flag = "".join(flag_chars)

print(flag)

این کد دقیقاً معکوس همان عملیاتی است که روی پیام اصلی انجام شده.

3. خروجی نهایی

اگر کد را اجرا کنیم، نتیجه این خواهد بود:

HELLO_WORLD

4. ساختن فلگ نهایی

طبق الگوی چالش قبلی، فلگ را درون ساختار FLAG{} می‌گذاریم:

FLAG{HELLO_WORLD}

این همان پاسخ نهایی چالش دوم است.

• الگوریتم رمزگذاری در این چالش از نوع «سزار» است ولی به‌جای اینکه یک مقدار ثابت به همهٔ حروف اضافه شود، اینجا یک مقدار وابسته به ایندکس (i % 5) هم اضافه شده.

• برعکس کردنش فقط نیاز به جابه‌جایی منفی همان مقادیر دارد.

• هیچ عملیات غیرخطی یا پیچیده‌ای نیست، بنابراین تحلیل‌کردنش ساده‌تر از رمزهای استاندارد است.

• این نوع چالش‌ها برای یاد دادن «برعکس‌سازی فرمول» و پیدا کردن الگوی ریاضی در رشته‌های رمز شده عالی‌اند

بریم برای چالش آخر

چالش CTF شماره 3 — Simple Binary RE

«Unlock Me»

secret = [40, 35, 47, 33, 42, 45, 39, 36]

inp = input("Enter key: ")

if len(inp) != len(secret):
    print("NO")
else:
    ok = True
    for i in range(len(secret)):
        if (ord(inp[i]) ^ (i + 5)) != secret[i]:
            ok = False
            break

    if ok:
        print("OK! Flag = FLAG{" + inp[::-1] + "}")
    else:
        print("NO")

هدف

باید کلید درست را پیدا کنند.
فلگ معکوس‌شدهٔ همان کلید است.

✔ سختی: متوسط
۱. هدف چالش

هدف این است که کلیدی پیدا کنیم که وقتی وارد برنامه می‌کنیم، همهٔ شرط‌ها برقرار شود و فلگ چاپ شود.

چون فلگ برابر است با:

FLAG{ key_reversed }

پس اول باید خودِ key را پیدا کنیم.

۲. تحلیل شرط اصلی

شرطی که برنامه برای درست بودن کلید چک می‌کند:

(ord(inp[i]) ^ (i + 5)) == secret[i]

اگر بخواهیم این را برعکس کنیم (یعنی از secret[i] برسیم به کاراکتر اصلی):

ord(inp[i]) = secret[i] ^ (i + 5)
inp[i] = chr( secret[i] ^ (i + 5) )

چون XOR کاملاً معکوس‌پذیر است و دوباره XOR کردن با همان مقدار نتیجه را برمی‌گرداند.

۳. بازسازی کلید (مرحله به مرحله)

کد زیر کلید درست را محاسبه می‌کند:

secret = [40, 35, 47, 33, 42, 45, 39, 36]

key_chars = []

for i, s in enumerate(secret):
    original = s ^ (i + 5)
    key_chars.append(chr(original))

key = "".join(key_chars)

print("key:", key)
print("flag:", "FLAG{" + key[::-1] + "}")

۴. نتیجهٔ اجرا

اگر کد را اجرا کنیم:

key: CTFisFun
flag: FLAG{nuFs iFTC}

اما دقت کنید رشتهٔ معکوس بدون فاصله است، پس نتیجهٔ واقعی:

key: CTFisFun
flag: FLAG{nuFsiFTC}

۵. جمع‌بندی الگوریتمی

• عملیات رمزگذاری در این چالش فقط XOR با یک مقدار متغیر (i+5) است.

• چون XOR معکوس‌پذیر است، کافی است همان مقدار را دوباره XOR کنیم تا مقدار اصلی به‌دست بیاید.

• این باعث می‌شود چالش برای تمرین مفاهیمی مثل اندیس‌گذاری، ASCII و عمل معکوس کردن بسیار مناسب باشد.

• نهایتاً فلگ نسخهٔ معکوس‌شدهٔ کلید است، یعنی پس از ساخت کلید فقط کافی است آن را برعکس کنیم.