Detailed Writeup: Custom Substitution / Binary Cipher (cipher (1).txt)

Executive Summary & Flag

• Challenge Name: Custom DogSpeak / Binary Substitution Cipher
• Category: Cryptography / Classical Substitution & Encoding
• Source File: C:\Users\Vide21\Downloads\cipher (1).txt
• Extracted Flag: GEMASTIK19{TUTOR!!_submit-crypto-flag_D0ng}

---

1. Challenge Overview & Reconnaissance

File ciphertext (cipher (1).txt) berisi satu baris string kontinu berukuran 701 byte:

SOOHOHHDWOOHOOODWOOHOHHDWOOHOHODWOOHOHHDWOOHHOHHDWOOHOHHDWOOHHHODWOOHOHODWOOHHOODWOOHOHODWOOHOHHDWOOHOHHDWOOOHHODWOOHOHHDWOOHHHOHDWOOHHOODWOOHHHODWOOHHOODWOOOHHODWOOHOOODWOOHHHOHDWOOHOHODWOOHOHHDWOOHOHODWOOHOHODWOOHOHODWOOHOHHDWOOHOHHDWOOHHOOHDWOOHOHODWOOHHOHDWOOHHOHDWOOHHHODWOOHHOHDWOOHHHODWOOHOHODWOOHHOOHDWOOHOOODWOOHHOODWOOHOOODWOOHOHODWOOHOOHDWOOHHOHDWOOHOOHDWOOHHOHHDWOOHOOHDWOOOHHODWOOHOOODWOOHOHHDWOOHHOHDWOOHHOHHDWOOHOOHDWOOHHOODWOOHOOODWOOHHOHDWOOHOOODWOOOHHODWOOHOOODWOOHHHHDWOOHOOODWOOHOHHDWOOHOOHDWOOHHOOHDWOOHHOHDWOOHHOHHDWOOHOOHDWOOHOOHDWOOHOOHDWOOHHHOODWOOHOOHDWOOHHHODWOOHOOHDWOOHOOODWOOHOHODWOOHHOOHDWOOHOHHDWOOHOHHDWOOHHOODWOOHHHHDWOOHOOHDWOOHHOHODWOOHOOHDWOOHOOODWOOHOOODWOOHHOHHZ

Analisa Struktur & Alfabet:

1. Header & Trailer (Start/End Markers):
   • Karakter pertama adalah S (Start / Beginning of Message).
   • Karakter terakhir adalah Z (End / Termination of Message).
2. Delimiter (Pemisah Token):
   • Di antara S dan Z, string terbagi secara teratur oleh substring pemisah DW.
   • Terdapat 86 token biner yang dipisahkan oleh DW.
3. Encoding Bit (Karakter ‘O’ dan ‘H’):
   • Setiap token hanya terdiri dari karakter O dan H.
   • Karakter O mewakili bit 1.
   • Karakter H mewakili bit 0.

---

2. Mathematical Formulation & Decoding Rules

A. Token Splitting

Secara matematis, ciphertext $C$ dapat direpresentasikan sebagai gabungan: $C = \text{'S'} \parallel T_1 \parallel \text{'DW'} \parallel T_2 \parallel \text{'DW'} \parallel \dots \parallel \text{'DW'} \parallel T_{86} \parallel \text{'Z'}$

Di mana setiap token $T_i \in \{ \text{'O'}, \text{'H'} \}^*$.

B. Binary Substitution Mapping

Setiap karakter $c \in T_i$ dipetakan ke dalam bit $b \in \{0, 1\}$ dengan pemetaan bit invers: $f(c) = \begin{cases} 1 & \text{jika } c = \text{'O'} \\ 0 & \text{jika } c = \text{'H'} \end{cases}$

Sehingga token $T_i = (c_{i,1}, c_{i,2}, \dots, c_{i,k})$ menjadi string biner $B_i = (b_{i,1}, b_{i,2}, \dots, b_{i,k})$.

C. Base-2 to Decimal / ASCII Conversion

Setiap string biner $B_i$ dikonversi ke nilai desimal $V_i$ menggunakan rumus nilai posisi biner (Positional Base-2 Notation): $V_i = \sum_{j=1}^{k} b_{i,j} \cdot 2^{k - j}$

Nilai $V_i$ kemudian diubah menjadi karakter ASCII $A_i$: $A_i = \text{chr}(V_i)$

---

C.1. Bukti Penghitungan Nyata (Step-by-Step Proof from Real Cipher Data)

Berikut adalah bukti konkret jabaran matematis langkah-demi-langkah menggunakan 4 token pertama asli dari file cipher (1).txt:

1. Token 1 ($T_1 = \text{"OOHOHH"}$)

• Substitusi Bit ($O=1, H=0$): $b_1 = \text{"110100"}$ (Panjang bit $k=6$).
• Jabaran Pangkat Posisi Biner: $V_1 = (1 \cdot 2^{6-1}) + (1 \cdot 2^{6-2}) + (0 \cdot 2^{6-3}) + (1 \cdot 2^{6-4}) + (0 \cdot 2^{6-5}) + (0 \cdot 2^{6-6})$ $V_1 = (1 \cdot 32) + (1 \cdot 16) + (0 \cdot 8) + (1 \cdot 4) + (0 \cdot 2) + (0 \cdot 1)$ $V_1 = 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 0 = \mathbf{52}$
• Konversi ASCII: $A_1 = \text{chr}(52) = \mathbf{\text{'4'}}$

2. Token 2 ($T_2 = \text{"OOHOOO"}$)

• Substitusi Bit ($O=1, H=0$): $b_2 = \text{"110111"}$ (Panjang bit $k=6$).
• Jabaran Pangkat Posisi Biner: $V_2 = (1 \cdot 32) + (1 \cdot 16) + (0 \cdot 8) + (1 \cdot 4) + (1 \cdot 2) + (1 \cdot 1)$ $V_2 = 32 + 16 + 0 + 4 + 2 + 1 = \mathbf{55}$
• Konversi ASCII: $A_2 = \text{chr}(55) = \mathbf{\text{'7'}}$

3. Token 3 ($T_3 = \text{"OOHOHH"}$)

• Substitusi Bit ($O=1, H=0$): $b_3 = \text{"110100"}$
• Jabaran Pangkat Posisi Biner: $V_3 = 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 0 = \mathbf{52}$
• Konversi ASCII: $A_3 = \text{chr}(52) = \mathbf{\text{'4'}}$

4. Token 4 ($T_4 = \text{"OOHOHO"}$)

• Substitusi Bit ($O=1, H=0$): $b_4 = \text{"110101"}$
• Jabaran Pangkat Posisi Biner: $V_4 = 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 1 = \mathbf{53}$
• Konversi ASCII: $A_4 = \text{chr}(53) = \mathbf{\text{'5'}}$

Penggabungan Karakter Hasil Token 1 - 4:

$A_1 A_2 A_3 A_4 = \text{"4745"}$ (Dua pasangan karakter Hex pertama: "47" mewakili ASCII 'G' dan "45" mewakili ASCII 'E').

---

D. Hexadecimal Unpacking (Final Step)

Hasil konversi awal dari 86 token menghasilkan string Hexadecimal ASCII sepanjang 86 karakter: $\text{Hex String} = \text{"47454d415354494b31397b5455544f5221215f7375626d69742d63727970746f2d666c61675f44306e677d"}$

Mengelompokkan hex string ke dalam pasangan nibbles ($2$ karakter hex = $1$ byte plaintext): $\text{Byte}_m = \text{val}(\text{Hex}_{2m-1}) \times 16 + \text{val}(\text{Hex}_{2m})$

Maka 43 pasang byte hex dikonversi menjadi plaintext final: $\text{Plaintext} = \text{"GEMASTIK19\{TUTOR!!\_submit-crypto-flag\_D0ng\}"}$

---

3. Python Solve Script

Berikut adalah skrip lengkap dalam Python untuk menyelesaikan dan mendekode ciphertext secara otomatis:

#!/usr/bin/env python3

def solve_cipher(file_path):
    # 1. Read raw ciphertext data
    with open(file_path, 'r') as f:
        data = f.read().strip()
    
    # 2. Strip Start ('S') and End ('Z') markers
    body = data[1:-1]
    
    # 3. Split by delimiter 'DW'
    tokens = body.split('DW')
    
    # 4. Map 'O' -> 1 and 'H' -> 0
    bit_map = {'O': '1', 'H': '0'}
    hex_chars = []
    
    for t in tokens:
        binary_str = ''.join(bit_map[c] for c in t)
        decimal_val = int(binary_str, 2)
        hex_chars.append(chr(decimal_val))
    
    # 5. Join hex ASCII representation
    hex_data = ''.join(hex_chars)
    print(f"[+] Intermediate Hex Output (86 chars): {hex_data}")
    
    # 6. Decode Hex to Plaintext Flag
    flag = bytes.fromhex(hex_data).decode('utf-8')
    print(f"[🎉] Decoded Flag: {flag}")
    return flag

if __name__ == '__main__':
    solve_cipher("/mnt/c/Users/Vide21/Downloads/cipher (1).txt")

---

4. Similar CTF Challenges & Reference Links

Tipe tantangan ini merupakan variasi dari Custom Binary Encoding / Substitution Cipher dan Esolang Ciphers yang sering muncul di kompetisi CTF. Berikut adalah kompetisi dan tipe challenge serupa beserta link referensinya:

1. PicoCTF - Custom Substitution / Binary Encoding Ciphers

   • Challenge: 13 / Easy Peasy / Binary Search / Baconian Cipher
   • Konsep: Mengubah teks menggunakan alfabet kustom 2-simbol (misal A/B atau O/H) ke dalam representasi biner, lalu dikonversi ke karakter ASCII.
   • Link Referensi: PicoCTF Cryptography Category

2. DogeSpeak / Cow / Ook! Esolang Cipher

   • Challenge: Dogspeak / Cow Code / Spoonn
   • Konsep: Menggunakan keyword suara binatang atau huruf pengulangan (seperti WUF/BARK, MOO, OOK!, WOO/HOO) sebagai perintah biner atau instruksi mesin esolang.
   • Link Referensi: Esolang Wiki - Ook! & Cow

3. Bacon’s Cipher (Baconian Cryptography)

   • Konsep: Setiap karakter digantikan oleh sekelompok 5 huruf yang terdiri dari 2 simbol unik (biasanya A dan B). Pada challenge ini, O dan H berfungsi persis seperti simbol A dan B pada Baconian Cipher dengan delimiter khusus DW.
   • Link Referensi: dCode - Bacon Cipher Decoder

4. Hex String Encoded Output (Multi-stage Encoding)

   • Konsep: Flag tidak langsung dihasilkan dalam plaintext readable pada tahap pertama biner-ke-ASCII, melainkan membutuhkan 2-pass decoding: Binary -> Hex String -> Plaintext.
   • Link Referensi: CyberChef - From Hex / From Binary Recipe