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CTF大赛
最近，京东安全与安全界的“黄埔军校”看雪论坛合作举办了一场线上CTF大赛，吸引了近3万人参与。其中，参与解答“京东AI CTF大挑战特别题”的选手有1435人，最终仅有2人成功破解。
解题报告一这是一道非常有趣的题目，成功激发了我的兴趣。尽管我的解法可能不一定是最佳的，但仍希望与大家分享。
一、审题下载附件，解压文件，仔细审题。
1、题目
题目给出了一系列二进制序列的十进制数，共200个数。要求使用机器学习模型判断这些数是否为函数入口，如果是则标记为1。然而，目前模型输出的全是0，缺少唯一的一个1。
2、h5文件
这是Keras的模型文件，可以通过load_model加载。
二、环境1、Windows操作系统
2、x32dbg调试器
3、Anaconda3
4、Keras（在Windows下通过pip安装Keras主体没有问题，但可视化部分有缺陷，暂不使用）
5、VSCode编辑器
三、手工分析数据题目说明了两百个样本点是“二进制代码”，但数据经过处理，数值在1到256之间。特别是多次出现的256，不在正常的0x00到0xff范围内，因此推测手工分析数据时应全部减1。
处理数据后，输出为可复制粘贴的格式：
结果：
将处理后的数据复制到x32dbg中查看：
发现代码已经可读，位置40（从0开始计数）对应于sub esp,C的指令，符合题目对函数入口的要求。相比其他ret片段，前几段较短且不涉及esp(0x83)的代码不在题目要求范围内，后几段只有add esp的代码显然不是正常函数。
推测：题目要求的“函数入口”需要局部变量的堆栈平衡操作，特征以0x83为主。
四、模型分析
模型包含三层网络，最后输出200*2的结果。将题目样本输入模型，查看结果：
其中0.999999是我在观察输出后选择的阈值，因为大多数值都接近1。
可以看到，只有位置40的概率相对较高，但未超过0.5。另外注意到，0x31对应xor指令，0xb8对应mov指令。
五、目标推测可以看出模型的问题在于1的置信度不足，也就是说，原始样本中的0太多，需要更多1的样例来确定这是“函数入口”。
因此，基于原始样本改造训练样本的思路就形成了。在训练集中增加符合题意的1，我在位置168添加了一个函数入口：
转换回数据后进行训练：
这次对原始样本的预测结果：
结果满足要求，只有一个位置的概率大于50%，并且是正确的位置。
至此，题目按我的理解应该通过了。
六、优化1、构造的数据集可以有更多组合来避免一些误判，如调换add和sub的顺序，降低mov的命中概率等；
2、优化器完全是默认的，还没有进行观察和改造。这部分就不深入研究了。
解题报告二前段时间我也在思考能否将热门的AI技术与CTF比赛结合起来，没想到就发现了这道题，感觉非常有趣。
一、题目解析首先，仔细阅读题目。发现模型使用深度学习来检测一段二进制代码中是否存在函数入口，如果存在则将入口点标记为1，否则为0。题目要求我们对模型进行微调，使其能够识别出一段不能识别的二进制代码的入口点。简单来说，我们需要构造一些样本，重新训练模型，使其能够识别给定样本的函数入口点，同时保证非入口点也能正确识别。题目提供了模型文件和样本点两个数据。
接着，我们需要查看模型是使用什么框架生成的，检查模型文件的二进制代码，发现是hdf文件：
使用Python的h5py工具解析，发现模型是基于Theano工具的Keras框架生成的，使用的是RNN算法：
代码：
之后使用Keras自带的模型绘制接口，将模型结构图打印出来：
代码：
知道了模型使用的框架，之后重新训练模型就非常方便了。
再来看看样本点：观察发现，一段正常的二进制代码应该存在很多个0，而样本点存在很多个1且没有0，同时单字节存在几个256（单字节最大应该只有255），所以这里的二进制代码是经过加1运算后的代码，我们通过减1再进行反汇编，看看函数的入口特征：
题目提示说，这一段代码的函数入口点是在下标为40的点，也就是上面所示的0048E028地址的sub esp,0xC这一句。函数的入口点模型无法识别，这个函数反编译后的结果其实是一个switch结构，类似如下：
题目解析到这里，接下来说说如何解答。
二、解题方法首先，我们将样本点输入到模型中，看模型预测的结果，发现每个点输出一个包含2个元素的向量，第1个表示不是入口点的概率，第2个表示是入口点的概率。
从输出的结果可以看出，除去第40个点的概率是[0.722，0.278]，其他基本都是[1,0]，说明模型差一点就能识别出函数的入口点，而其它的点也没有识别错误。
模型预测的结果：
那么，最简单的办法就是将样本点随便改改，然后输入到模型重新训练，应该就能识别。（这里题目没有要求模型需要保证在原始的样本中保持某一个准确度）
我这里将样本点的第0个点50改成49，也就是将第一句的xor eax,eax改成xor al,al，作为模型的一个训练样本，使用SGD作为优化方法，参数学习率lr=0.0001,动量momentum=0.9，使用了10次迭代，并且冻结除RNN的其他层，再重新训练，结果如下：
代码如下：
>>>> 三、结束语感觉这道题的逆向要求不是很高，然后深度学习算法的要求也不是很高，但是两者结合起来感觉挺有意思的。不过，没有其他限制的话，模型是可以过拟合的（只识别一个提供的样本点），为了避免模型过拟合，主办方其实可以提供一些样本，要求新的模型在这些样本下也能够保持准确度。
