从TPCTF 2023 学习Python逆向

一个主要时间花在找常量上的题，感觉不算难题，只有四解有点奇怪。看到程序中有很多 “Py” 开头的字符串，可知是打包成了 Python 的二进制程序。‍‍‍

常规 pyinstxtractor 解包，可以很顺利地解出 pyc 和 PYZ 中的压缩文件（需要用同版本的 Python 跑）。‍‍‍‍‍

明显 run.pyc 很像程序的入口点，用 uncompyle6 反编译看看内容：‍‍‍

可以看到逻辑非常简单，就是将输入的 message 用指定的 key 进行 AES 加密，然后与已知的 enc 对比，完全相同则为flag。换句话说，只要获得了 key 和 enc 这两个常量，那flag就能拿到了。‍‍‍

这个 secret 模块肯定不是 Python 内置的，看下 PYZ 解压出来的文件里的secret的内容：‍

可以看到确实有 key 和 enc 的定义，但是试着解了一下发现是 flag{test} ，纯假flag。

那应该是在使用 from xxx import * 的时候重新导入或者改变了这两个全局变量了，可以看到唯一导入了全部的是 Crypto.Util.number，把PYZ 里的这个 pyc 反编译看看，果然有对 enc 的重新赋值：

这串 enc 导进去仍然解不出flag，应该是还有地方藏了东西，可以看到这个 number 里又把一个模块全部导入了，于是看看这个 Crypto.Util.py3compat：

果然能看到不对劲的地方，在后面重新定义了 list 这个函数，在保留 list 功能的同时套了个异或：‍‍‍

这回再解就能出 flag 了。_x 的取值这里只有0和1，异或0不变，所以只能是异或1。‍‍‍‍‍‍‍‍

from Crypto.Cipher import AES

enc = [153, 240, 237


    
, 199, 63, 44, 237, 45, 25, 47, 97, 154, 158, 112, 46, 176, 219, 247, 44, 115, 169, 124, 64, 63, 121, 253, 250, 137, 34, 144, 33, 17, 182, 9, 16, 247, 249, 41, 165, 114, 87, 231, 222, 242, 126, 30, 124, 237]
enc = bytes([x ^ 1 for x in enc])
key = b'2033-05-18_03:33'
aes = AES.new(key, AES.MODE_ECB)
flag = aes.decrypt(enc)
print(flag)

TPCTF{83_C4u710U5_0F_PY7hON_k3YW0Rd_sHadOWIN9}

有个小坑，会通过当前时间（time() % 64 < 1）来判断是否验证 flag，如果时间戳不满足条件的话就算是对的flag也会得到 wrong 的结果ummm……（写个循环交flag的爆破脚本可得到“Right”的输出，可验证 flag 确实是这个）

一个考验 Cython 逆向能力但又能靠动态取巧的题。依旧是 pyinstxtractor 解包，解了以后发现明显是程序入口的 chal.pyc 只有几行：

看来主要逻辑都在 maze.so 里，只能硬啃 Cython 逆向了。

可以看到这边调用的是 maze 库中的 run 函数，因为库文件没有去除符号表，所以可以直接搜函数名找到 run：‍‍‍‍‍‍‍‍

在Cython逆向中，一般调用函数都会利用类似 PyObject_Call 这样的函数来调用。比如 PyObject_Call 中第一个参数是函数对象，第二和第三个参数是该被调用函数对象的参数，通常以元组和字典的形式传入（位置参数和关键字参数）。

比如这里调用了 print，参数在 __pyx_tuple__26 里，至于这个元组里的内容需要找交叉引用。‍‍‍‍‍

因为是结构体成员，不太好找，所以可以直接用 IDAPython 把数据类型是 ‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍__pyx_mstate 的变量直接拆解成其成员的变量的组合（反正也只有一个 mstate）。‍‍‍‍‍

这里从结构体的 copyof 找进去，能看到这个结构体的定义：‍‍‍

用 Python 稍微处理一下，写 IDAPython 脚本：

ys = ['PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyTypeObject *', 'PyTypeObject *', 'PyTypeObject *', 'PyTypeObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *'


    
, 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *'


    
, 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *', 'PyObject *']
ns = ['__pyx_d', '__pyx_b', '__pyx_cython_runtime', '__pyx_empty_tuple', '__pyx_empty_bytes', '__pyx_empty_unicode', '__pyx_CyFunctionType', '__pyx_GeneratorType', '__pyx_ptype_4maze___pyx_scope_struct__YWRkX2Z1bmN0aW9u', '__pyx_ptype_4maze___pyx_scope_struct_1_genexpr', '__pyx_kp_u_', '__pyx_kp_u_0_9', '__pyx_kp_u_0_9_2', '__pyx_kp_u_0_9_2_2', '__pyx_kp_u_A_Za_z0_9', 


    
'__pyx_kp_u_A_Za_z0_9_2', '__pyx_kp_u_A_Za_z_A_Za_z0_9', '__pyx_n_s_AttributeError', '__pyx_kp_u_Congratulations_You_got_the_flag', '__pyx_n_u_D', '__pyx_n_u_Dd', '__pyx_n_s_EqdU3uQNCi', '__pyx_kp_u_Error_Car_is_in_wall_accidentall', '__pyx_kp_u_Error_Input_is_empty', '__pyx_kp_u_Error_Multiple_cars_in_same_cell', '__pyx_kp_u_Failed_please_try_again', '__pyx_kp_u_Invalid_ELSE_statement', '__pyx_kp_u_Invalid_THEN_keyword', '__pyx_kp_u_Invalid_THEN_statement', '__pyx_kp_u_Invalid_assignment_value', '__pyx_kp_u_Invalid_condition', '__pyx_kp_u_Invalid_function', '__pyx_kp_u_Invalid_function_name', '__pyx_kp_u_Invalid_operator', '__pyx_kp_u_Invalid_value_for_condition', '__pyx_kp_u_Invalid_value_for_operator', '__pyx_kp_u_Invalid_value_for_signal', '__pyx_kp_u_IyMgIyMgIyMgIyMgIyMgIyMgIyMKIyMg', '__pyx_n_s_JfH9kFlbcd', '__pyx_n_u_L', '__pyx_kp_u_LRUDNlrudn', '__pyx_n_u_Ll', '__pyx_n_u_Nn', '__pyx_n_u_None', '__pyx_kp_u_Please_input_the_flag', '__pyx_n_s_Q2Fy', '__pyx_n_s_Q2Fy___init', '__pyx_n_s_Q2Fy___repr', '__pyx_n_s_Q2VsbA', '__pyx_n_s_Q2VsbA___init', '__pyx_n_s_Q2VsbA___repr', '__pyx_n_u_R', '__pyx_n_u_Rr', '__pyx_n_s_SvL6VEBRwx', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_YWRkX2NlbGw', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_YWRkX2Z1bmN0aW9u', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_YWRkX2Z1bmN0aW9u_loc', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_Z2V0X2NlbGw', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_Z2V0X2NlbGw_locals_l', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_Z2V0X3Bvcw', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc___init', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_aW5pdA', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_b3Bw', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_c3RlcA', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_c3RlcA_locals_genexp', '__pyx_n_s_TWF6ZUxhbmc_cnVuX3RpbGxfb3V0cHV0', '__pyx_n_s_TypeError', '__pyx_n_u_U', '__pyx_n_s_UJ9mxXxeoS', '__pyx_n_u_Uu', '__pyx_n_s_ValueError', '__pyx_kp_u_Welcome_to_the_world_of_Maze', '__pyx_n_s_YWRkX2NlbGw', '__pyx_n_s_YWRkX2Z1bmN0aW9u', '__pyx_n_s_Z2V0X2NlbGw', '__pyx_n_s_Z2V0X3Bvcw', '__pyx_kp_u__10', '__pyx_kp_u__11', '__pyx_kp_u__12', '__pyx_kp_u__13', '__pyx_kp_u__14', '__pyx_kp_u__15', '__pyx_kp_u__16', '__pyx_kp_u__17', '__pyx_kp_u__18', '__pyx_kp_u__19', '__pyx_kp_u__2', '__pyx_kp_u__20', '__pyx_kp_u__25', '__pyx_kp_u__3', '__pyx_kp_u__30', '__pyx_kp_u__31', '__pyx_kp_u__32', '__pyx_kp_u__33', '__pyx_kp_u__34', '__pyx_kp_u__35', '__pyx_kp_u__36', '__pyx_kp_u__37', '__pyx_kp_u__38', '__pyx_kp_u__4', '__pyx_n_s__5', '__pyx_kp_u__5', '__pyx_n_s__69', '__pyx_kp_u__7', '__pyx_kp_u__8', '__pyx_kp_u__9', '__pyx_n_s_aW5pdA', '__pyx_n_s_aW5pdF9zZWNyZXQ', '__pyx_n_s_append', '__pyx_n_s_args', '__pyx_n_s_assign', '__pyx_n_s_asyncio_coroutines', '__pyx_n_s_b3Bw', '__pyx_n_s_b64decode', '__pyx_n_s_base64', '__pyx_n_s_bxKGKlj99G', '__pyx_n_s_c29sdmU', '__pyx_n_s_c2VjcmV0', '__pyx_n_s_c3RlcA', '__pyx_n_s_car', '__pyx_n_s_car_c', '__pyx_n_s_car_n', '__pyx_n_s_cars', '__pyx_n_s_cell', '__pyx_n_s_cell_line', '__pyx_n_s_cells', 


    
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, '__pyx_int_7', '__pyx_int_8', '__pyx_int_9', '__pyx_int_10', '__pyx_int_11', '__pyx_int_12', '__pyx_int_13', '__pyx_int_14', '__pyx_int_15', '__pyx_int_16', '__pyx_int_17', '__pyx_int_18', '__pyx_int_19', '__pyx_int_20', '__pyx_int_21', '__pyx_int_22', '__pyx_int_23', '__pyx_int_24', '__pyx_int_25', '__pyx_int_26', '__pyx_int_27', '__pyx_int_28', '__pyx_int_29', '__pyx_int_30', '__pyx_int_31', '__pyx_int_32', '__pyx_int_36', '__pyx_int_37', '__pyx_int_38', '__pyx_int_39', '__pyx_int_40', '__pyx_int_47', '__pyx_int_49', '__pyx_int_60', '__pyx_int_61', '__pyx_int_62', '__pyx_int_63', '__pyx_int_102', '__pyx_int_112', '__pyx_int_neg_1', '__pyx_slice__6', '__pyx_tuple__21', '__pyx_tuple__22', '__pyx_tuple__23', '__pyx_tuple__24', '__pyx_tuple__26', '__pyx_tuple__27', '__pyx_tuple__28', '__pyx_tuple__29', '__pyx_tuple__39', '__pyx_tuple__41', '__pyx_tuple__43', '__pyx_tuple__46', '__pyx_tuple__48', '__pyx_tuple__50', '__pyx_tuple__52', '__pyx_tuple__54', '__pyx_tuple__56', '__pyx_tuple__58', '__pyx_tuple__60', '__pyx_tuple__63', '__pyx_tuple__65', '__pyx_tuple__67', '__pyx_codeobj__40', '__pyx_codeobj__42', '__pyx_codeobj__44', '__pyx_codeobj__45', '__pyx_codeobj__47', '__pyx_codeobj__49', '__pyx_codeobj__51', '__pyx_codeobj__53', '__pyx_codeobj__55', '__pyx_codeobj__57', '__pyx_codeobj__59', '__pyx_codeobj__61', '__pyx_codeobj__62', '__pyx_codeobj__64', '__pyx_codeobj__66', '__pyx_codeobj__68']

base = 0x44960
for i in range(len(ns)):
    create_qword(base+i*8)
    SetType(base+i*8, ys[i])
    set_name(base+i*8, ns[i], SN_CHECK)

然后返回伪代码界面刷新一下就能看到变量名的更改，并且能顺利交叉引用：‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

定义在 _pyx_pymod_exec_maze 中，可以看到是这个字符串：‍‍‍‍‍‍

如果 kp 变量没有被命名，也可以继续交叉引用确认一下：‍

所以 PyObject_Call 这个函数的调用说人话就是：‍‍‍‍‍

print("Welcome to the world of Maze!")

以此类推可以逐步逆向出这个函数主要就是输出、输入、然后把输入的字符串传入用以检查flag的函数 c29sdmU 中。

这个题目的出题人很好心的把变量名通过 base64 的方式编码（而不是随机的），所以可以通过解码来猜测验证函数功能。比如 c29sdmU 解 base64 是“solve”的意思。‍‍‍

c29sdmU 这个函数也是相同的 Cython 逆向分析方法，逐步逆向可得其主要逻辑大概是：‍‍‍‍‍‍‍‍‍

def c29sdmU(SvL6VEBRwx):
    MazeLang = TWF6ZUxhbmc(base64.b64decode(UJ9mxXxeoS).decode()) # 自己起的变量名，如确实需追溯则应该看函数定义时的tuple
    if len(SvL6VEBRwx) != 33:
        return 1
    aW5pdF9zZWNyZXQ()
    for i in range(33):
        if SvL6VEBRwx[i] ^ MazeLang.cnVuX3RpbGxfb3V0cHV0() != c2VjcmV0[i]:
            return 1
    return 0

SvL6VEBRwx 是我们的输入，TWF6ZUxhbmc 是一个 MazeLang 的解释器的实现（http://esolangs.org/wiki/Maze，一种图灵完备语言），UJ9mxXxeoS 和 c2VjcmV0 都是全局变量。‍‍‍

aW5pdF9zZWNyZXQ 函数比较简单，通过逆向可以还原出：

def aW5pdF9zZWNyZXQ():
    for i in range(33):
        c2VjcmV0[EqdU3uQNCi[i]], c2VjcmV0[i] = c2VjcmV0[i], c2VjcmV0[EqdU3uQNCi[i]]

EqdU3uQNCi 也是一个全局变量，这里是做了一个全局变量的修改。‍‍‍‍‍‍‍

MazeLang 里的 cnVuX3RpbGxfb3V0cHV0 函数，函数名 base64 解码后是 run_till_output，结合这个使用方式应该是一个密钥流，这里猜测直接是用 MazeLang 的输出做密钥流，所以把 UJ9mxXxeoS 解码看看是不是一个 MazeLang 程序。追溯可知 UJ9mxXxeoS 是这个字符串：‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

解码可以发现确实是一个 Maze：

用 MazeLang 的解释器（https://github.com/olls/maze-interpreter-v2）跑一下能发现一直输出 "HITPCTFHITPCTFHI..."。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ ‍‍‍‍‍

c2VjcmV0 和 EqdU3uQNCi 两个全局变量直接用 Python 3.8 导入这个 maze.so，然后直接调用就能拿到：‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

于是就能写exp：‍

EqdU3uQNCi = [18, 17, 15, 0, 27, 31, 10, 19, 14, 21, 25, 22, 6, 3, 30, 8, 24, 5, 7, 4, 13, 29, 9, 26, 1, 2, 28, 16, 20, 32, 12, 23, 11]
c2VjcmV0 = [7, 47, 60, 28, 39, 11, 23, 5, 49, 49, 26, 11, 63, 4, 9, 2, 25, 61, 36, 112, 25, 15, 62, 25, 3, 16, 102, 38, 14, 7, 37, 4, 40]

def aW5pdF9zZWNyZXQ():
    for i in range(33):
        c2VjcmV0[EqdU3uQNCi[i]], c2VjcmV0[i] = c2VjcmV0[i], c2VjcmV0[EqdU3uQNCi[i]]

key = b'HITPCTF'
flag = []
aW5pdF9zZWNyZXQ()
for i in range(33):
    flag.append(key[i%7] ^ c2VjcmV0[i])
print(bytes(flag))

TPCTF{yOu_@re_m@sT3r_OF_mAZElaN6}