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有趣的Hack-A-Sat黑掉卫星挑战赛——被破坏的阿波罗计算机（解法一）

2023-10-30

国家太空安全是国家安全在空间领域的表现。随着太空技术在政治、经济、军事、文化等各个领域的应用不断增加，太空已经成为国家赖以生存与发展的命脉之一，凝聚着巨大的国家利益，太空安全的重要性日益凸显[1]。而在信息化时代，太空安全与信息安全紧密地结合在一起。

2020年9月4日,美国白宫发布了首份针对太空网络空间安全的指令——《航天政策第5号令》，其为美国首个关于卫星和相关系统网络安全的综合性政策，标志着美国对太空网络安全的重视程度达到新的高度。在此背景下，美国自2020年起，连续两年举办太空信息安全大赛“黑掉卫星（Hack-A-Sat）”，在《Hack-A-Sat太空信息安全挑战赛深度解析》一书中有详细介绍，本文介绍了Hack-A-Sat黑掉卫星挑战赛的寻找阿波罗导航计算机中被修改的PI（apollo_gcm）这道赛题的解题过程。

题目介绍

Step right up, here's one pulled straight from the history books. See if you can DSKY your way through this challenge! (Thank goodness VirtualAGC is a thing…)

从上述题目介绍可知，这道题目需要比较旧的知识，与阿波罗导航计算机（Apollo Guidance Computer，AGC）相关，并且要用到DSKY。DSKY是AGC的输入/输出，类似于现代计算机的显示器、键盘。

主办方给出了一个链接地址，使用netcat打开该链接后，会获得一段提示信息，如下：

The rope memory in the Apollo Guidance Computer experienced an unintended 'tangle' just prior to launch. While Buzz Aldrin was messing around with the docking radar and making Neil nervous; he noticed the value of PI was slightly off but wasn’t exactly sure by how much. It seems that it was changed to something slightly off 3.14 although still 3 point something.

The Commanche055 software on the AGC stored the value of PI under the name "PI/16", and

although it has always been stored in a list of constants, the exact number of constants in that memory region has changed with time.

Help Buzz tell ground control the floating point value PI by connecting your DSKY to the AGC Commanche055 instance that is listening at 172.17.0.1:19008

What is the floating point value of PI?:

通过分析，主要给出如下信息：

  • 阿波罗飞船就要发射，但是飞船上的AGC出现了一点状况，其中圆周率PI的值发生了变化，不再是14，而是有一点点变化，但是还是3点几。
  • PI值是通过AGC上的Commanche055软件存储的，存储的名称是“PI/16”。
  • PI与其他常数存储在一起，因为常数的数量会有变化，所以存储位置不固定。
  • AGC上的存储器是线存储器（Rope Memory）。
  • 使用DSKY通过地址17.0.1:19008可以连接到AGC的Commanche055软件。

要求参赛者找到当前PI的值。

编译及测试

这个挑战题的代码位于apollo目录下，查看challenge、solver目录下的Dockerfile，发现其中用到的是python:3.7-slim，为了加快题目的编译进度，在apollo目录下新建一个文件sources.list，内容如下：

deb https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye main non-free contrib

deb-src https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye main non-free contrib

deb https://mirrors.aliyun.com/debian-security/ bullseye-security main

deb-src https://mirrors.aliyun.com/debian-security/ bullseye-security main

deb https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye-updates main non-free contrib

deb-src https://mirrors.aliyun.com/debian/ bullseye

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太空信息安全挑战赛深度解析

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