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[原创]看雪 2024 KCTF 大赛第四题神秘信号

发表于: 2024-8-22 03:06 3792

[原创]看雪 2024 KCTF 大赛第四题神秘信号

mb_mgodlfyn 活跃值

2024-8-22 03:06

3792

pyinstaller打包的二进制，用 pyinstxtractor 或 pyinstxtractor-ng 解包（一定要用最新版本，可以省去自己补pyc文件头的步骤）

解释器版本是 Python3.8，看到 main.pyc 熟练的掏出 uncompyle6 和 decompyle3 反编译一下：

看着很友好，但是，CrackMe模块在哪里呢？？

（各种失败的尝试，可以跳过）

既然 _internel 目录下的 pyd 文件会被加载，那么不妨试试在这里做注入。

将 _internal/_lzma.pyd 文件删除，放一个 _internal/_lzma.py 文件，里面写上自己想执行的语句：

启动 main.exe，sys.modules真的被打印出来了，但是里面还是没有 CrackMe ？？

那就再直接一点，看看它的真面目：

输出：

CrackMe的真身竟然是base64？

找到解包出来的 base64.pyc ，反编译一下，果然在末尾有偷梁换柱：

所以 CrackMe.main 就是 base64.main，而它的字节码也被替换掉了

稳妥起见，不去处理上面反编译的东西，而是直接在_lzma.py的hook中dump原始字节码：

（pyc_data参考自 https://stackoverflow.com/questions/73439775/how-to-convert-marshall-code-object-to-pyc-file ）

得到的 crackme_main.pyc，uncompyle6和decompyle3都会报错，不过标准库的dis模块能正常反汇编。
人工翻译了一会……突然想起了 pycdc ，试了下效果非常完美（需要小修一下）（对反编译的代码重新生成pyc再dis对比，与dump出来的dis完全相同）：

写出逆向算法：

事情看起来解决了？不，问题才刚刚开始

逆向出来的main函数，其参数data的类型显然需要是bytes，但是main.py调用的时候传递的是str

只好先按bytes传递，先用给的序列号做验证：

rev的逻辑没有错误，问题出现在main.py里面，疑似ztokey时实际拼接的几个字符串常量与看到的不同

先不去深究，根据上面输出的key和m的对应关系，猜测真正的ztokey2应该是这样：

得到输出：

最终提交答案为 Hello World!KCTF

拿到题第一时间看了下 _internel 目录下 python38.dll 发现带有官方的数字签名，如蒙大赦，感谢出题人没搞什么自己魔改解释器的恶心套路。

（譬如更换字节码定义之类的……对攻击方真就是纯体力活增加工作量了。今年实在没时间没精力更没兴趣花费大量时间破代码混淆(例如第三题)，过于浪费时间收益又极其有限(解法只能针对这道题,又不像vmp之类的能广泛应用)。在校生可能更有动力搞，社畜的周末还不如用来补觉）

题目的未解之谜还有很多，继续通过_lzma.py的hook探索：

最后给sys.modules赋值是必须的，否则会出现异常：

打印出 CrackMe.main 函数的实际输入输出，发现输入 "KCTF" 时，CrackMe.main 函数的输入是 b'QI8F'，输出是 'QQMlP7!!'

输入值在此之前被修改过。
输入和输出与逆向出来的算法能对应，至少说明逆向过程没有问题。

回忆一下main.py的片段：

那么只有两种可能：main.py是虚假的，或者，input被修改过

hook一下input看看：

得到输出：

问题得到确认，builtin的input被修改过，它的返回值是经过变换的。但是，repr仍然标记为built-in，所以这里是如何实现的？

知己知彼还是非常重要的。每道题目放出前会习惯性的看一下出题人曾经在论坛发过的文章。出题人今年发了一系列python源码分析的文章，所以有预感第四题可能是python，而事实确实如此。

在此回顾下出题人的几篇文章：

第一篇讲了pyinstaller打包时篡改标准库注入代码
第二篇讲了替换函数的__code__属性改变其逻辑
第三篇讲了修改_frozen_importlib._find_and_load.__code__改变模块加载过程
第四篇讲了内存patch修改builtin函数（builtin函数没有__code__属性，通过内置id函数可以获得PyMethodDef结构的地址，PyMethodDef偏移16字节处是指向PyCFunction结构的指针，PyCFunction偏移8字节的地方是真正的C函数起始地址）

一和二已经观察到了，现在确认一下三和四

老方法通过_lzma.py的hook把_frozen_importlib._find_and_load.__code__的内容dump出来：

然后用pycdc反编译：（有 WARNING: Decompyle incomplete ，可以用 pydas 看反汇编，缺少的地方不重要，先不去管）

前面hook内置input函数时顺便打印了id(input)的值，挂上调试器按照文章的说法找到最终函数所在，dump内存，ida分析：

注意到 v33[m + 5] = (v32[m] ^ 0x77) + 21

做个验证：

与先前的所有观察都能对应上，包括main.py里面的常量。
也能解释为什么胡乱输入偶尔会触发builtin input return NULL的System Error：

至于为什么忽略convertinput的转换也能找到正确的答案，回顾一下CrackMe.main函数的逻辑，依次是单字节异或、换表base64、相邻两字节交换
那么，输出的每4个字节实际只受对应输入的3个字节影响。
而main.py里恰恰是对CrackMe.main输出以4字节为单位做重组，对于"KCTF"这样的短输入，甚至只是直接移动到末尾
所以，最终的serial，一定是输入的name与"Hello World!"这个12字节的常量的组合。
事实上，convertinput可以改成任意的单字节映射，都不影响这个结论

至此，题目最后的谜团只有对_frozen_importlib._find_and_load和input两处的修改是在何处初始化的。
估计是藏在了某个模块的初始化代码里，具体可能要追pyinstaller的初始化流程。不过，从上面SystemError的调用栈来看，这两处修改的位置相当早，至少在加载_lzma.py之前已经完成了。
等出题人公开完整的题目设计了

import CrackMe

while True:

    while True:

        print("(账号密码由字母大小写、数字、!、空格组成)")

        print("请输入账号：")

        h = input()

        z = CrackMe.main(h)

        if len(z) < 20:

            key = "dZpKdrsiB6cndrGY" + z

        else:

            key = z[0:4] + "dZpK" + z[4:8] + "drsi" + z[8:12] + "B6cn" + z[12:16] + "drGY" + z[16:]

        print("请输入验证码：")

        h = input()

        m = CrackMe.main(h)

        if key == m:

            print("Success")

            break
 
    print("Fail")

    continue

import CrackMe

while True:

print("(账号密码由字母大小写、数字、!、空格组成)")

print("请输入账号：")

h = input()

z = CrackMe.main(h)

if len(z) < 20:

key = "dZpKdrsiB6cndrGY" + z

else:

key = z[0:4] + "dZpK" + z[4:8] + "drsi" + z[8:12] + "B6cn" + z[12:16] + "drGY" + z[16:]

print("请输入验证码：")

h = input()

m = CrackMe.main(h)

if key == m:

print("Success")

break

print("Fail")

continue

import sys

print(sys.modules)

import sys

print(sys.modules)

import CrackMe

print(CrackMe)

import CrackMe

print(CrackMe)

<module 'base64' from '...\\main\\_internal\\base64.pyc'>

a = main.__code__.replace(1, (), b

'd\x01}\x01d\x02}\x02d\x03}\x03d\x04}\x04|\x00D\x00]\x1c}\x05|\x05d\x05A\x00}\x05|\x04|\x05\xa0\x00d\x06d\x07\xa1\x02\x17\x00}\x04q\x14|\x04}\x00t\x01d\x02t\x02|\x00\x83\x01d\x08\x83\x03D\x00]\x90}\x05|\x00|\x05|\x05d\x08\x17\x00\x85\x02\x19\x00}\x06d\x01\xa0\x03d\td\n\x84\x00|\x06D\x00\x83\x01\xa1\x01}\x07t\x01d\x02t\x02|\x07\x83\x01d\x0b\x83\x03D\x00]V}\x08|\x07|\x08|\x08d\x0b\x17\x00\x85\x02\x19\x00}\tt\x02|\t\x83\x01d\x0bk\x00r\xc2|\x02d\x0bt\x02|\t\x83\x01\x18\x007\x00}\x02|\td\x0cd\x0bt\x02|\t\x83\x01\x18\x00\x14\x007\x00}\t|\x01|\x03t\x04|\td\r\x83\x02\x19\x007\x00}\x01q~qF|\x01d\x0e|\x02d\r\x1a\x00\x14\x007\x00}\x01t\x01t\x02|\x01\x83\x01d\r\x1a\x00\x83\x01D\x00]L}\x05|\x01|\x05d\r\x14\x00\x19\x00}\n|\x01|\x05d\r\x14\x00d\x06\x17\x00\x19\x00}\x0b|\x01d\x00|\x05d\r\x14\x00\x85\x02\x19\x00|\x0b\x17\x00|\n\x17\x00|\x01|\x05d\r\x14\x00d\r\x17\x00d\x00\x85\x02\x19\x00\x17\x00}\x01q\xf8|\x01S\x00'

, (None, '', 0, 'ZQ+U7tSBEKVzyf5coCwb94Dd6raT0eLNin12Hp8mOxFuvMgIPlhRY3WjksqJAXG/', b'', 85, 1, 'little', 3, compile('', '', 'exec').replace(1, (), b'|\x00]\x10}\x01t\x00|\x01d\x00\x83\x02V\x00\x01\x00q\x02d\x01S\x00', ('08b', None), '', 19, 115, (), 0, b'', '', ('format',), 2, 0, 4, ('.0', 'byte'), **('co_argcount', 'co_cellvars', 'co_code', 'co_consts', 'co_filename', 'co_firstlineno', 'co_flags', 'co_freevars', 'co_kwonlyargcount', 'co_lnotab', 'co_name', 'co_names', 'co_nlocals', 'co_posonlyargcount', 'co_stacksize', 'co_varnames')), '', 6, '0', 2, '!'), '', 4, 67, (), 0, b'', '', ('to_bytes', 'range', 'len', 'join', 'int'), 12, 0, 7, ('data', 'encoded_str', 'padding', 'base64_chars', 'ww', 'i', 'chunk', 'binary_str', 'j', 'six_bits', 'a', 'b'), **('co_argcount', 'co_cellvars', 'co_code', 'co_consts', 'co_filename', 'co_firstlineno', 'co_flags', 'co_freevars', 'co_kwonlyargcount', 'co_lnotab', 'co_name', 'co_names', 'co_nlocals', 'co_posonlyargcount', 'co_stacksize', 'co_varnames'))

main.__code__ = a

a = main.__code__.replace(1, (), b

'd\x01}\x01d\x02}\x02d\x03}\x03d\x04}\x04|\x00D\x00]\x1c}\x05|\x05d\x05A\x00}\x05|\x04|\x05\xa0\x00d\x06d\x07\xa1\x02\x17\x00}\x04q\x14|\x04}\x00t\x01d\x02t\x02|\x00\x83\x01d\x08\x83\x03D\x00]\x90}\x05|\x00|\x05|\x05d\x08\x17\x00\x85\x02\x19\x00}\x06d\x01\xa0\x03d\td\n\x84\x00|\x06D\x00\x83\x01\xa1\x01}\x07t\x01d\x02t\x02|\x07\x83\x01d\x0b\x83\x03D\x00]V}\x08|\x07|\x08|\x08d\x0b\x17\x00\x85\x02\x19\x00}\tt\x02|\t\x83\x01d\x0bk\x00r\xc2|\x02d\x0bt\x02|\t\x83\x01\x18\x007\x00}\x02|\td\x0cd\x0bt\x02|\t\x83\x01\x18\x00\x14\x007\x00}\t|\x01|\x03t\x04|\td\r\x83\x02\x19\x007\x00}\x01q~qF|\x01d\x0e|\x02d\r\x1a\x00\x14\x007\x00}\x01t\x01t\x02|\x01\x83\x01d\r\x1a\x00\x83\x01D\x00]L}\x05|\x01|\x05d\r\x14\x00\x19\x00}\n|\x01|\x05d\r\x14\x00d\x06\x17\x00\x19\x00}\x0b|\x01d\x00|\x05d\r\x14\x00\x85\x02\x19\x00|\x0b\x17\x00|\n\x17\x00|\x01|\x05d\r\x14\x00d\r\x17\x00d\x00\x85\x02\x19\x00\x17\x00}\x01q\xf8|\x01S\x00'

main.__code__ = a

import CrackMe
 
import marshal

import importlib
 
code = CrackMe.main.__code__
 
marshal_data = marshal.dumps(code)

pyc_data = importlib._bootstrap_external._code_to_timestamp_pyc(code)
 
with open("crackme_main.marshal", "wb") as f:

    f.write(marshal_data)
 
with open("crackme_main.pyc", "wb") as f:

    f.write(pyc_data)

import CrackMe

import marshal

import importlib

code = CrackMe.main.__code__

marshal_data = marshal.dumps(code)

pyc_data = importlib._bootstrap_external._code_to_timestamp_pyc(code)

with open("crackme_main.marshal", "wb") as f:

f.write(marshal_data)

with open("crackme_main.pyc", "wb") as f:

f.write(pyc_data)

def main(data):    # def是自己补上的

    encoded_str = ''

    padding = 0

    base64_chars = 'ZQ+U7tSBEKVzyf5coCwb94Dd6raT0eLNin12Hp8mOxFuvMgIPlhRY3WjksqJAXG/'

    ww = b''

    for i in data:

        i = i ^ 85

        ww = ww + i.to_bytes(1, 'little')

    data = ww

    for i in range(0, len(data), 3):

        chunk = data[i:i + 3]

        # binary_str = ''.join((lambda .0: for byte in .0: format(byte, '08b'))(chunk))  反编译出来这里的语法不太对

        binary_str = ''.join(format(byte, '08b') for byte in chunk)

        for j in range(0, len(binary_str), 6):

            six_bits = binary_str[j:j + 6]

            if len(six_bits) < 6:

                padding += 6 - len(six_bits)

                six_bits += '0' * (6 - len(six_bits))

            encoded_str += base64_chars[int(six_bits, 2)]

    encoded_str += '!' * (padding // 2)

    for i in range(len(encoded_str) // 2):

        a = encoded_str[i * 2]

        b = encoded_str[i * 2 + 1]

        encoded_str = encoded_str[:i * 2] + b + a + encoded_str[i * 2 + 2:]

    return encoded_str

def main(data): # def是自己补上的

encoded_str = ''

padding = 0

base64_chars = 'ZQ+U7tSBEKVzyf5coCwb94Dd6raT0eLNin12Hp8mOxFuvMgIPlhRY3WjksqJAXG/'

ww = b''

for i in data:

i = i ^ 85

ww = ww + i.to_bytes(1, 'little')

data = ww

for i in range(0, len(data), 3):

chunk = data[i:i + 3]

# binary_str = ''.join((lambda .0: for byte in .0: format(byte, '08b'))(chunk))  反编译出来这里的语法不太对

binary_str = ''.join(format(byte, '08b') for byte in chunk)

for j in range(0, len(binary_str), 6):

six_bits = binary_str[j:j + 6]

if len(six_bits) < 6:

padding += 6 - len(six_bits)

six_bits += '0' * (6 - len(six_bits))

encoded_str += base64_chars[int(six_bits, 2)]

encoded_str += '!' * (padding // 2)

for i in range(len(encoded_str) // 2):

a = encoded_str[i * 2]

b = encoded_str[i * 2 + 1]

encoded_str = encoded_str[:i * 2] + b + a + encoded_str[i * 2 + 2:]

return encoded_str

def rev(encoded_str):

    tmp = encoded_str

    tmp = "".join(tmp[2*i+1]+tmp[2*i] for i in range(len(tmp)//2))

    tmp = tmp.rstrip("!")

    trans = str.maketrans("ZQ+U7tSBEKVzyf5coCwb94Dd6raT0eLNin12Hp8mOxFuvMgIPlhRY3WjksqJAXG/", "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/");

    tmp2 = tmp.translate(trans)

    tmp2 += "=" * ((4-len(tmp2))%4)

    tmp3 = base64.b64decode(tmp2)

    data = bytes(c ^ 85 for c in tmp3)

    return data.decode()

def rev(encoded_str):

tmp = encoded_str

tmp = "".join(tmp[2*i+1]+tmp[2*i] for i in range(len(tmp)//2))

tmp = tmp.rstrip("!")

trans = str.maketrans("ZQ+U7tSBEKVzyf5coCwb94Dd6raT0eLNin12Hp8mOxFuvMgIPlhRY3WjksqJAXG/", "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/");

tmp2 = tmp.translate(trans)

tmp2 += "=" * ((4-len(tmp2))%4)

tmp3 = base64.b64decode(tmp2)

data = bytes(c ^ 85 for c in tmp3)

return data.decode()

def ztokey(z):

    if len(z) < 20:

        key = 'dZpKdrsiB6cndrGY' + z

    else:

        key = z[0:4] + 'dZpK' + z[4:8] + 'drsi' + z[8:12] + 'B6cn' + z[12:16] + 'drGY' + z[16:]

    return key
 
z = main(b"D7C4197AF0806891")

key = ztokey(z)

m = main(b"D7CHel419lo 7AFWor080ld!6891")

print(z)

print(key)

print(m)

print(rev(m))

def ztokey(z):

if len(z) < 20:

key = 'dZpKdrsiB6cndrGY' + z

else:

key = z[0:4] + 'dZpK' + z[4:8] + 'drsi' + z[8:12] + 'B6cn' + z[12:16] + 'drGY' + z[16:]

return key

z = main(b"D7C4197AF0806891")

key = ztokey(z)

m = main(b"D7CHel419lo 7AFWor080ld!6891")

print(z)

print(key)

print(m)

print(rev(m))

D7DED6vCn6boDrp3W6v3Zr!!
D7DEdZpKD6vCdrsin6boB6cnDrp3drGYW6v3Zr!!
D7DEbBsZD6vCb53xn6bo2ZmODrp3b5YtW6v3Zr!!

D7CHel419lo 7AFWor080ld!6891

D7DED6vCn6boDrp3W6v3Zr!!

D7DEdZpKD6vCdrsin6boB6cnDrp3drGYW6v3Zr!!

D7DEbBsZD6vCb53xn6bo2ZmODrp3b5YtW6v3Zr!!

D7CHel419lo 7AFWor080ld!6891

def ztokey2(z):

    if len(z) < 20:

        key = 'bBsZb53x2ZmOb5Yt' + z

    else:

        key = z[0:4] + 'bBsZ' + z[4:8] + 'b53x' + z[8:12] + '2ZmO' + z[12:16] + 'b5Yt' + z[16:]

    return key
 
z = main(b"KCTF")

key = ztokey(z)

key2 = ztokey2(z)

print(z)

print(key)

print(key2)

print(rev(key))

print(rev(key2))

def ztokey2(z):

if len(z) < 20:

key = 'bBsZb53x2ZmOb5Yt' + z

else:

key = z[0:4] + 'bBsZ' + z[4:8] + 'b53x' + z[8:12] + '2ZmO' + z[12:16] + 'b5Yt' + z[16:]

return key

z = main(b"KCTF")

key = ztokey(z)

key2 = ztokey2(z)

print(z)

print(key)

print(key2)

print(rev(key))

print(rev(key2))

nBQ6P7!!
dZpKdrsiB6cndrGYnBQ6P7!!
bBsZb53x2ZmOb5YtnBQ6P7!!

T'00-l5-0(kKCTF
Hello World!KCTF

nBQ6P7!!

dZpKdrsiB6cndrGYnBQ6P7!!

bBsZb53x2ZmOb5YtnBQ6P7!!

T'00-l5-0(kKCTF

Hello World!KCTF

import CrackMe
 
import sys
 
origin_crackme_main = CrackMe.main
 
def hook_decompile_crackme_main(data):

    print(repr(data))

    r = origin_crackme_main(data)

    print(repr(r))

    return r

CrackMe.main = hook_decompile_crackme_main
 
sys.modules["CrackMe"] = CrackMe

import CrackMe

import sys

origin_crackme_main = CrackMe.main

def hook_decompile_crackme_main(data):

print(repr(data))

r = origin_crackme_main(data)

print(repr(r))

return r

CrackMe.main = hook_decompile_crackme_main

sys.modules["CrackMe"] = CrackMe

Traceback (most recent call last):

  File "main.py", line 6, in <module>

AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'main'

Traceback (most recent call last):

File "main.py", line 6, in <module>

AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'main'

...

print("请输入账号：")

h = input()

z = CrackMe.main(h)
...

...

print("请输入账号：")

h = input()

z = CrackMe.main(h)

...

old_input = input
 
def hook_input(*args, **kwargs):

    r = old_input(*args, **kwargs)

    print(repr(old_input), hex(id(old_input)), repr(r))

    return r
 
__builtins__["input"] = hook_input