Automated Problem Generation for Cybersecurity Games

Bc. Daniel Košč

Bachelor's thesis

Abstract:

Kyberbezpečnostné hry sú úspešným nástrojom na školenie súčasných alebo vzdelávanie nových odborníkov pre uspokojenie rýchlo rastúceho dopytu v tejto oblasti. Práve preto sme vytvorili mechanizmus založený na hrách, ktorý umožňuje efektívnejšie testovať zručnosti v oblasti kybernetickej bezpečnosti a eliminovať podvádzanie. Študent dostane personalizovaný sandbox, ktorý predstavuje herné prostredie s vygenerovanými náhodnými hodnotami a vlajkami pre každého jednotlivca. Sandbox sa vytvorí v zariadení študenta použitím Vagrantu a vygenerované vlajky sa nahrajú na herný portál. Vďaka tomu naše riešenie ponúka možnosť skontrolovať, či študent našiel správnu individuálnu vlajku. Študenti nájdu vlajku po úspešnom vyriešení úlohy a odošlú túto vlajku na herný portál, ktorý bol rozšírený o nový doplnok. Ak zadajú cudziu alebo nesprávnu vlajku, bude to zaznamenané pre ďalšiu analýzu a ich vlajka nebude akceptovaná. Náš prototyp bol vo finálnej fáze integrovaný do domácej úlohy v rámci kurzu úvod do bezpečnosti, ktorý malo zapísaný viac ako 200 študentov.

Abstract:

Cybersecurity games are a successful tool for training current experts or educating new ones to satisfy fast-growing demand in this area. Therefore we created a mechanism based on the games, to test cyber- security skills more effectively and eliminate cheating. The student is provided with a personalized sandbox that represents a game envi- ronment with generated random values and flags for each individual. The sandbox is build at student’s host by Vagrant, and generated flags are uploaded to the game portal. Thanks to that, our solution offers the possibility to check if a student found the correct personalized flag. Students can find the flag after successfully solving the challenge and submitting that flag to the game portal, which was enhanced by a new plugin. If they submit someone else’s or the wrong flag, it will be logged for further analysis, and their flag will not be accepted. Finally, our prototype was integrated into homework within the introductory security course enrolled by more than 200 students.

Keywords

cybersecurity games, KYPO, Capture the Flag, Python, Ansible, Vagrant, CTFd plugin, Automated Problem Generation, education, sandbox, assessment

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 1. 7. 2021
• Supervisor: RNDr. Jan Vykopal, Ph.D.
• Reader: RNDr. Valdemar Švábenský

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / field:
Informatics / Computer Networks and Communication