Paradigm CTF 2021 比赛环境

简介

Paradigm CTF 2021 是今年二月份举办的一场夺旗比赛，共 17 题，为时两天。这里 是大佬们各显神通的最终排名

此次比赛群英荟萃：主要出题人为 samczsun，作为知名白帽于去年加入 Paradigm 任职研究合伙人，暂列 以太坊赏金榜 第二名；另外，排行榜中也有几个熟悉的 ID，比如解出 15 题的冠军队伍 dilicious，其成员 smarx 是 Capture the Ether 的出题人；而在 Capture the Ether 中并列第一的队伍 WHOAMI，此次比赛名列第四，解出 11 题

环境

声明

实际上可以手工部署合约，所以本地环境不是必须，只是无法体验参赛的感觉，少了部分压力

我在网上搜了一圈，没找到比赛环境相关的信息..

因此只能参考赛后放出的环境代码，以下都是推测，且有多处存疑..

欢迎大佬告知，提前谢过了~

环境推测

eth_challenge_base/eth_sandbox/server.py

eth_challenge_base/eth_sandbox/launcher.py

Paradigm CTF 2021 使用 Docker 创建隔离的容器，作为各个队伍的的比赛环境，不至互相影响

为了公平，容器内使用 ganache-cli 克隆主链得到私链，比赛在私链上进行，因此队伍间无法看到他人的解题过程

所有题目都是对应智能合约 Setup.sol 的实例，其构造函数执行出题逻辑，公有函数 function solve() public; 测试题目是否成功解答

一道题目可以有多个 setup contract 实例，每次请求出题都会得到重新克隆的私链，多条私链将会共存，因此队伍内成员间可以同时解题，不会影响

每次请求出题，除了返回 setup contract 之外，还会返回 uuid，请求通关时需要输入，表示通关哪个实例

ganache-cli 监听在随机端口上，不与外界互通，因此无法将其作为 Web3 Provider 节点提交解题交易

容器启动时会创建代理服务，默认监听在 8545 端口上，与外界互通，参赛者必须将解题交易提交至代理服务，由其转发给私链

代理服务遵循 Ethereum JSON-RPC Specification，只是请求时 header 中必须包括 X-Auth-Key 字段，作为鉴权；它是个随机数，每个容器唯一，其他队伍无法猜出

X-Auth-Key

我来回看了环境代码，还是没确定参赛队伍怎样得到自己的 X-Auth-Key

一种很显然的推论是登陆自己容器查询 /tmp/auth，但结合后面请求出题时，要求输入的 工作量证明来看，感觉容器无法登陆，否则工作量证明失去意义..

另一种方式，可能是组织者私下分发

赛制推测

是否实时排名

比赛在私链进行，所以比赛过程中，应该没有实时排名，也就无法根据题目通关人数判断难易程度，权衡解题策略

退一步说，即使组织者安排了实时排名，参与者也可以在解答后，暂时不提交通关交易，隐藏自己的解题分布

除非比赛积分计算时，包括消耗时间

积分

每道题有不同的积分，首位通关者应该有额外积分

除了首位通关者，后续答出此题的参赛者，计算积分时是否根据解题次序变化，个人存疑

搭建

了解环境原理后，搭建其实挺简单的，基本参考 官方文档 即可

准备

$ pip3 install solc-select
$ solc-select install 0.4.16 0.4.24 0.5.12 0.6.12 0.7.0 0.7.6 0.8.0
$ pip3 install ecdsa sha3

构建

$ ./build

参与

这里以送分题 HELLO 为例

启动

$ export RPC_URL="https://mainnet.infura.io/v3/7044f2db16e84c559b57b67b565be7ae"
$ ./run hello 31337 31338
[+] running eth challenge
[+] running /startup/00-create-xinetd-service
[+] running /startup/98-start-gunicorn
[+] running /startup/99-start-xinetd
==> /var/log/ctf/gunicorn.access.log <==

==> /var/log/ctf/gunicorn.error.log <==
[2021-08-29 15:14:24 +0000] [14] [INFO] Starting gunicorn 20.0.4
[2021-08-29 15:14:24 +0000] [14] [INFO] Listening at: http://0.0.0.0:31338 (14)
[2021-08-29 15:14:24 +0000] [14] [INFO] Using worker: sync
[2021-08-29 15:14:24 +0000] [17] [INFO] Booting worker with pid: 17

启动前需要配置环境变量 RPC_URL，作为私链的克隆来源

注意这里必须是主链的 endpoint，因为题目用到不少主链上的合约地址，如 WETH9，UniswapV2Pair 等

请求出题

$ nc localhost 31337
1 - launch new instance
2 - get flag
action? 1
hashcash -mb24 bwrsartb = ? 1:24:210830:bwrsartb::lPMmFUGK:66b1dc

your private blockchain has been deployed
it will automatically terminate in 30 minutes
here\'s some useful information
uuid:           8dc44d42-1b55-49b2-aef9-163a8c5d57cb
rpc endpoint:   http://127.0.0.1:31338/8dc44d42-1b55-49b2-aef9-163a8c5d57cb
private key:    0xee958753a7e115323be41435c0fafac5f5f83024107cb06c4f76f40d318776f0
setup contract: 0xD535677b44ffe3e32C64F26bcB191186c182A33f

这里需要输入 bwrsartb 的计算结果作为工作量证明，容器以之提高请求出题的成本，避免泛滥的出题

Hashcash 计算如下

$ python3 eth_challenge_base/eth_sandbox/hashcash.py -mb24 bwrsartb
1:24:210830:bwrsartb::lPMmFUGK:66b1dc

服务器验证通过后，返回如下信息

uuid: 实例标识，请求通关时要求输入

rpc endpoint: 代理服务

private key: 解题账户，balance 为 5000 ETH

setup contract: 题目实例

一个小坑

返回信息中还包括一个提示 it will automatically terminate in 30 minutes

这是个容易漏过的小坑，后文描述

题外

关于 Hashcash ，可以参考 比特币与密码朋克的延续

请求通关

$ nc localhost 31337
1 - launch new instance
2 - get flag
action? 2
uuid? 8dc44d42-1b55-49b2-aef9-163a8c5d57cb
PCTF{placeholder}

完成题目后，就可以请求通关了，这里需要输入前面的 uuid

验证通关会返回 PCTF{placeholder}，其中 placeholder 就是一面旗子 ? 啦

placeholder 记录在题目目录下的 info.yaml，正式比赛时应该是容器启动时的环境变量

报错

现在可以开心的玩耍了

...直到时不时遇到一些报错...

组织者特意在 30 分钟后关闭私链，就是为了尽可能绕过第一个错误 Returned error: project ID does not have access to archive state，参考 project ID does not have access to archive state

(node:49933) UnhandledPromiseRejectionWarning: Error: Returned error: VM Exception while processing transaction: Error: Returned error: project ID does not have access to archive state

ValueError: {'message': 'Cannot get state root with uncommitted checkpoints', 'code': -32000, 'data': {'stack': 'Error: Cannot get state root with uncommitted checkpoints\n    at e.getStateRoot (/usr/lib/node_modules/ganache-cli/build/ganache-core.node.cli.js:55:643335)\n    at ...)', 'name': 'Error'}}

Error: The fork provider errored when checking the nonce for account 0x065c2701b5a84ba82be91ded7eed2528788492aa: Returned error: header not found

ValueError: {'message': 'Returned error: header not found', 'code': -32000, 'data': {'stack': 'Error: Returned error: header not found\n    at Object.ErrorResponse (/usr/lib/node_modules/ganache-cli/build/ganache-core.node.cli.js:55:2110625)\n    at  ...)', 'name': 'Error'}}

socket.timeout: timed out

ValueError: {'message': 'sender account not recognized', 'code': -32000, 'data': {'stack': 'n: sender account not recognized\n    at S.queueTransaction (/usr/lib/node_modules/ganache-cli/build/ganache-core.node.cli.js:55:211190)\n    at ...)', 'name': 'n'}}

本地

最终放弃了容器环境，转为本机直接搭了私链，真的香~

./node_modules/ganache-cli/cli.js --fork https://mainnet.infura.io/v3/7044f2db16e84c559b57b67b565be7ae --accounts 1 --defaultBalanceEther 5000

Ganache CLI v6.12.2 (ganache-core: 2.13.2)
Available Accounts
==================
(0) 0x127a8b71E2807C23D4a5E801925d0157a5d12de8 (5000 ETH)

Private Keys
==================
(0) 0x93944d12f660133cf6f0c6d5125c6cb7493e0ae11fc485773688fed89c278af0

HD Wallet
==================
Mnemonic:      bench turkey giraffe bid cup grape expect miss rigid believe rookie inmate
Base HD Path:  m/44'/60'/0'/0/{account_index}

Gas Price
==================
20000000000

Gas Limit
==================
6721975

Call Gas Limit
==================
9007199254740991

Forked Chain
==================
Location:       https://mainnet.infura.io/v3/7044f2db16e84c559b57b67b565be7ae
Block:          13138345
Network ID:     1
Time:           Wed Sep 01 2021 15:10:27 GMT+0800 (China Standard Time)
Max Cache Size: 1073741824 bytes