{ "version": "https:\/\/jsonfeed.org\/version\/1.1", "title": "Заметки Андрея Гейна: posts tagged atari", "_rss_description": "Блог Андрея Гейна: заметки о жизни, программировании, преподавании и дизайне", "_rss_language": "en", "_itunes_email": "", "_itunes_categories_xml": "", "_itunes_image": "", "_itunes_explicit": "", "home_page_url": "https:\/\/andgein.ru\/blog\/tags\/atari\/", "feed_url": "https:\/\/andgein.ru\/blog\/tags\/atari\/json\/", "icon": "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/userpic\/userpic@2x.jpg?1631100411", "authors": [ { "name": "Андрей Гейн", "url": "https:\/\/andgein.ru\/blog\/", "avatar": "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/userpic\/userpic@2x.jpg?1631100411" } ], "items": [ { "id": "19", "url": "https:\/\/andgein.ru\/blog\/all\/18-wired-csv-writeup\/", "title": "Заметка восемнадцатая. Разбор задания Wired CSV с Google CTF 2018", "content_html": "

Год назад мы играли в Google CTF<\/a>. В этом году решили не отставать и снова размяться командой старичков. Вообще мы стали чаще играть в CTF, это меня очень радует.<\/p>\n

Вообще эта заметка не совсем о таске. Ну то есть о нём, да, но ещё и об одной очень важно и простой мысли. Об этом точно знает любой человек, когда-либо игравший в CTF. CTF — это в первую очередь такой способ узнавать о технологиях, окружающих нас, и о том, как они устроены. Студентам я всегда рассказываю, что выходя с соревнования вы должны ощущать, как много нового вы сегодня узнали. Возможно, ничего не решили, да, но зато узнали-то ого-го!<\/p>\n

Так вот о чём это я. Я всегда обходил стороной таски с фотографией каких-нибудь плат и проводов. Я далёк от схемотехники, электричества, да и вообще от физики, так что всегда предпочитал им какие-нибудь более высокоуровневые вещи: типа программирования, веб-безопасности или криптографии. Но рано или поздно это должно было случиться.<\/p>\n

Итак, нам дали картинку подключения... эм... какого-то чипа на... эм... какой-то плате к... эм... какому-то устройству (не очень информативно, да, но вы же помните, что я в этом ничего не понимаю?)<\/p>\n

\n\"\"\n<\/div>\n

Кроме фотографии нам дали 222-мегабайтную CSV-шку: data.7z<\/a>. Начало у этой CSV-шки примерно такое:<\/p>\n

Time [s],Wire6-Analog,Wire7-Analog, Time [s],Wire0-Digital, Time [s],Wire1-Digital, Time [s],Wire2-Digital, Time [s],Wire3-Digital, Time [s],Wire4-Digital, Time [s],Wire5-Digital, Time [s],Wire6-Digital, Time [s],Wire7-Digital\n0.000000000000000, 4.768121242523193, 4.773899555206299, 0.000000000000000, 0, 0.000000000000000, 0, 0.000000000000000, 0, 0.000000000000000, 1, 0.000000000000000, 0, 0.000000000000000, 0, 0.000000000000000, 1, 0.000000000000000, 1\n0.000008000000000, 4.768121242523193, 4.773899555206299, 0.000000990000000, 1, 0.000065560000000, 1, 0.000194380000000, 1, 0.000451750000000, 0, 0.000452070000000, 1, 0.001480790000000, 1, 1.468471380000000, 0, 2.503182740000000, 0\n0.000016000000000, 4.773141384124756, 4.778934478759766, 0.000065230000000, 0, 0.000194070000000, 0, 0.000451450000000, 0, 0.000965990000000, 1, 0.001480440000000, 0, 0.003537600000000, 0, 1.468535670000000, 1, 2.503689840000000, 1\n0.000024000000000, 4.773141384124756, 4.773899555206299, 0.000129540000000, 1, 0.000322660000000, 1, 0.000708600000000, 1, 0.001480170000000, 0, 0.002508920000000, 1, 0.005594510000000, 1, 1.472585100000000, 0, 2.507288860000000, 0\n0.000032000000000, 4.773141384124756, 4.773899555206299, 0.000193780000000, 0, 0.000451180000000, 0, 0.000965660000000, 0, 0.001994420000000, 1, 0.003537300000000, 0, 0.007651320000000, 0, 1.472649390000000, 1, 2.507799430000000, 1\n0.000040000000000, 4.773141384124756, 4.773899555206299, 0.000258100000000, 1, 0.000579770000000, 1, 0.001222810000000, 1, 0.002508600000000, 0, 0.004565780000000, 1, 0.009708230000000, 1, 1.476698830000000, 0, 2.511395640000000, 0\n0.000048000000000, 4.778161048889160, 4.778934478759766, 0.000322340000000, 0, 0.000708280000000, 0, 0.001479880000000, 0, 0.003022850000000, 1, 0.005594170000000, 0, 0.011765040000000, 0, 1.476763110000000, 1, 2.511904320000000, 1<\/code><\/pre>
Первые полчаса мы занимались двумя вещами: пытались понять, зачем в таблице 9 столбцов со временем, когда можно было сделать один, и гуглили надпись на чипе, к которому подключены клеммы (они же клеммами называются, да?).<\/p>\n
\n\"\"\n<\/div>\n
Строчки с маркировки гуглятся<\/a> плохо<\/a>. Спасает запрос «chip ami 8327<\/a>», по которому на первом месте выводится страничка «Atari chips». Заодно выясняется, что на чипе написано «CO1», а не «COI», и именно поэтому вторая строчка не гуглилась.<\/p>\n
\n\"\"\n<\/div>\n
Искомое «CO12294B» на этой странице встречается аж шесть раз, и каждый раз около слова «pokey». Наконец-то можно пойти почитать википедию<\/a> (это мой любимый момент в каждом таске, ведь именно здесь узнаётся столько нового):<\/p>\n
\n
Atari POKEY (Pot Keyboard Integrated Circuit) — электронный компонент, специально разработанная фирмой Atari микросхема генерации звука и интерфейса с устройствами управления. Использовалась в 1980-х годах в ряде игровых систем от Atari — бытовых компьютерах, игровых консолях и аркадных игровых автоматах. Название микросхемы составлено из начальных слогов английских слов POtentiometer и KEYboard, так как эта микросхема часто использовалась для опроса клавиатуры и аналоговых устройств управления (типа paddle). Но в основном, POKEY стала известна благодаря своими возможностями генерации звуковых эффектов и музыки, получив своих поклонников, аналогично микросхемам MOS Technology SID и General Instruments AY-3-8910.<\/p>\n<\/blockquote>\n
Окей, значит, перед нами либо что-то связанное с клавиатурой, либо что-то, издающее звуки. Поехали на английскую википедию: https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/POKEY<\/a> (кстати, картинки в обеих википедиях подсказывают, что мы на правильном пути: там нарисованы именно такие чипы, как у нас). В английской википедии есть распиновка чипа, что для нас очень важно, ведь клеммы подсоединены к конкретным выходам, а не ко всем:<\/p>\n
\n\"\"\n<\/div>\n
Итак, две клеммы подсоединены к Vss, то есть к земле (по крайней мере, так написано в левой табличке). Остальные восемь — к линиям KR1, KR2, K0, K1, K2, K3, K4 и K5. Первые две, как написано всё в той же табличке, отвечают за «Keyboard Row strobe Input», а остальные шесть — за «Keyboard Scan Output». Ага, всё-таки клавиатура! Про линии K0–K5, вроде, понятно: в статье написано, что поддерживаются клавиатуры до 64 клавиш (+ два модификатора: шифт и контрол), а 64 клавиши — это как раз 6 битов. Вот только что такое остальные две линии и что такое Keyboard Row strobe Input?<\/p>\n
Тут мы снова почитали википедию (не стыдно не знать! стыдно не хотеть узнать!): https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Data_strobe_encoding.<\/a> Там написано, что strobe encoding добавляет к линии данных ещё одну линию, причём делает так, чтобы XOR значений на двух линиях менялся каждый такт. Это позволяет синхронизировать такты, а также обнаруживать поломки линии. Ну круто, чо. А почему у нас на шесть линий с данными только две линии с этим strobe? Или это не о том?..<\/p>\n
В этом месте мы немного подзастряли, если честно. У нас ведь кроме картинки был ещё 200-мегабайтный CSV-файл с кучей отметок времени, а мы пока за него даже не брались. Поизучаем-ка его более внимательно. Во-первых, кажется, что он состоит из девяти независимых логических колонок: в первой задаётся время и значение (вольтажа?) на двух аналоговых линиях, а в каждой из следующих восьми снова задаётся какое-то время и логическое значение на одной из цифровых линий — нолик или единичка. Вот только почему-то чем дальше, тем логические колонки становятся короче. В первой, например, сотни тысяч записей, сделанных суммарно за 20 секунд, а в последней — только 11. Не 11 тысяч, нет. Просто 11.<\/p>\n
Начали смотреть файл ещё внимательнее. Замечаем, что значение каждой логической линии всё время чередуется — то ноль, то единица, потом снова ноль. Предполагаем сразу, конечно, что записывали только изменения значения. Это объясняет и то, почему значений для последней линии так мало: видимо, значение на ней редко менялось. Но почему значение на первой линии так часто меняется? Посчитали — получается около 15 000 раз в секунду. Не может же быть, что кто-то так быстро нажимал на клавиатуре кнопки? Хм, а, может, это тот самый strobe encoding?..<\/p>\n
Окей, пока все равно почти ничего не понятно, изучаем файл дальше. Замечаем, что если первая цифровая линия меняет своё значение 15 000 раз в секунду, то вторая — ровно в два раза реже. Удивительно, но третья — ещё в два раза реже! Подозрительно, но всё ещё непонятно :)<\/p>\n
Чтоб вы понимали накал страстей: в этот момент мы даже покушали — настолько всё было непонятно!<\/p>\n
А после обеда наткнулись на отсканированную версию документации<\/a> по этим чипам от самой Atari (с грифом CONFIDENTIAL!). Обязательно перейдите по ссылке и полистайте её. С высоты сегодняшних технологий это кажется невероятным трудом:<\/p>\n
\n
\n\"\"\n\"\"\n\"\"\n\"\"\n<\/div>\n<\/div>\n
Ох уж эти написанные на печатной машинке тексты и нарисованные от руки схемы... От них прямо пахнет чем-то волшебным.<\/p>\n
В общем, погрузились мы в эту пдфку. А так как в схемотехнике ничего не понимаем, погружаться пришлось очень медленно. Раздел про аудио аккуратно пропустили, перешли сразу к клавиатуре.<\/p>\n
\n\"\"\n<\/div>\n
Что тут написано: во-первых, линии K0–K5 действительно передают скан-код нажатой клавиши. Брать эти биты надо с отрицанием. В википедии тоже что-то подобное было написано, правда, почему-то отрицание навешано только на K0, K1, K2 и K5:<\/p>\n
\n\"\"\n<\/div>\n
Интересно, как на самом деле?<\/p>\n
Дальше написано, что внутри чипа POKEY, который уже успел стать нам родным, есть 6-битный счётчик, 6-битный регистр для сравнения, и 8-битный регистр для итогового скан-кода. А дальше идёт абзац, который мы читали (и страдали!) минут двадцать:<\/p>\n
\n\"\"\n<\/div>\n
Итак, есть некоторый алгоритм для определения, в какой момент сигналы, выставленные на линиях K0–K5, всё-таки являются кодом нажатой клавиши, а когда их не надо слушать. Если отрицание KR1 становится нулём («low» в терминах текста), то значение из счётчика копируется в регистр для сравнения. Дальше происходит некоторая магия для определения того, не было ли это случайностью, и если нажатие клавиши подтверждается на следующем тике, то процессору посылается прерывание, а скан-код нажатой клавиши попадает в специальный регистр. После этого запускается парный алгоритм, не позволяющий создавать прерывания очень-очень часто, пока человек держит кнопку нажатой. На следующей странице пдфки даже есть блок-схема для этого процесса. Мы потратили на неё ещё минут десять:<\/p>\n
\n\"\"\n<\/div>\n
Окей, но это всё не объясняет, почему у нас значение на линии меняется туда-сюда 15 000 раз за секунду. Ну не нажимают люди так быстро клавиши! Помогла как всегда случайность. Мы нашли ещё одну версию этой документации, причём не только в отсканированном, но и оцифрованном виде: http:\/\/krap.pl\/mirrorz\/atari\/homepage.ntlworld.com\/kryten_droid\/Atari\/800XL\/atari_hw\/pokey.htm.<\/a><\/p>\n
Там был весь тот же текст, что мы уже читали, но вдобавок ещё и интересная картинка:<\/p>\n
\n\"\"\n<\/div>\n
Во-первых, каждая следующая линия меняет своё значение в два раза реже, чем предыдущая. Прямо, как у нас! Во-вторых, минимальный такт равен 1 \/ 15.7 kHz, то есть такты тикают 15 700 раз в секунду. Прямо, как у нас [2]!<\/p>\n
Благодаря этой картинке появилась гипотеза: значения на каналах K0–K5 меняются вне зависимости от того, нажимал ли человек кнопки, причём меняются именно так, как нарисовано на картинке: каждое следующее меняется в два раза реже, чем предыдущее. И именно это — тот самый strobe encoding, а вовсе не линии KR1 и KR2, как было написано в википедии. А вот когда человек нажимает кнопку на клавиатуре, линии K0–K5 выставляются в правильное положение, а на отрицание KR1 подаётся единица (то есть на самом деле на KR1 подаётся ноль).<\/p>\n
Ну что ж, осталось написать код:<\/p>\n
def run():\n    time = 0\n    last_kr1 = 0\n    last_scancode = 0\n    answer = ''\n    while time < 20:\n        values = get_values(time)\n        kr1, kr2, scancode = parse_values(values)\n        if last_kr1 == 0 and kr1 == 1:\n            if last_scancode != scancode:\n                print(f'Current time is {time}, values are {values}')\n                print(f'kr1 = {kr1}, kr2 = {kr2}, scancode = {scancode}, char = {SCANCODES[scancode]}')\n                answer += SCANCODES[scancode]\n            last_scancode = scancode\n        last_kr1 = kr1\n        time += HSYNC\n    print(answer)<\/code><\/pre>
В этом коде мы ловим момент, когда отрицание KR1 изменилось с нуля на единицу и выхватываем скан-код, посчитанный из значений K0–K5. Некоторые символы дублировались, потому что по-хорошему надо было реализовать ту самую логику, описанную в пдфке, но это слишком сложно :) Так что просто запоминаем последний скан-код и не повторяем его, если он случился снова.<\/p>\n
Вот только где взять таблицу скан-кодов и символов (словарь SCANCODES<\/i> в коде)? В пдфке её почему-то не было. Зато нужная табличка (как всегда) нашлась где-то в закромах интернета: https:\/\/atariwiki.org\/wiki\/Wiki.jsp?page=KBCODE<\/a><\/p>\n
\n\"\"\n<\/div>\n
Остаётся только перебить его в наше решение, запустить и получить ответ: «FLAG; 8-BIT-HARDWARE-KEYLOGER{CR}». Отправляем, и-и-и, ..., неправильно :( Да ладно, не может быть, фраза-то читаемая получилась. Замечаем одну G в KEYLOGGER и понимаем, что наш алгоритм в данном случае зря выкинул повторение :) Возвращаем вторую G и сдаём ответ.<\/p>\n
Полный код решения можно найти на гитхабе<\/a>.<\/p>\n
P.S. Всё-таки оригинальная пдфка была права: надо брать отрицания ко всем линиям, в том числе и к K3, и к K4. А википедия не права.<\/p>\n",
            "date_published": "2018-06-29T19:37:37+01:00",
            "date_modified": "2018-06-29T19:37:32+01:00",
            "tags": [
                "atari",
                "CTF",
                "writeup"
            ],
            "image": "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/wires.jpg",
            "_date_published_rfc2822": "Fri, 29 Jun 2018 19:37:37 +0100",
            "_rss_guid_is_permalink": "false",
            "_rss_guid": "19",
            "_e2_data": {
                "is_favourite": false,
                "links_required": [
                    "highlight\/highlight.js",
                    "highlight\/highlight.css",
                    "jquery\/jquery.js",
                    "fotorama\/fotorama.css",
                    "fotorama\/fotorama.js"
                ],
                "og_images": [
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/wires.jpg",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_21-44-58_edited.jpg",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_21-49-26.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_21-54-24.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_22-11-54.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_22-11-16.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_22-11-26.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_22-11-36.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_22-14-02.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_22-15-25.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_22-17-21.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_22-22-49.png",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/pokey_kbd_scan_timing.gif",
                    "https:\/\/andgein.ru\/blog\/pictures\/2018-06-29_22-46-05.png"
                ]
            }
        }
    ],
    "_e2_version": 4134,
    "_e2_ua_string": "Aegea 11.3 (v4134)"
}