python打包的二进制文件反编译

简介

Pyhton是一个脚本语言，在运行Python代码时，最终由Python解释器来执行。解释器就是Python的运行环境，但是除了开发人员，大部分人在使用时并不会安装Python。所以官方就提供了一些打包程序，将代码与解释环境打包到二进制文件中，方便在各种操作系统中运行。

下面为一些文件格式：

• .py: Python代码文件。对于一些开源项目，发布方也许会直接提供源码，但是使用时需要安装依赖库
• .pyc: 源码编译后的中间式文件，其目的是为了加快下次运行时的速度。不能直接运行，需要python虚拟机的支持才可以运行，类似于java、.net平台的中的虚拟机，因此可以pyc文件可以跨平台执行。不同的python编译出的pyc文件是不同的，例如python2.4编译出的pyc文件，2.5不可以使用
• 可执行文件：针对得专业人员，直接提供可执行文件，只需要了解使用方法即可，缺点是可移植性差，需要针对不同的操作系统，生成可执行文件。

下面是一些打包为可执行文件的方法：

下面的实验，我主要使用pyinstaller打包文件。 

Python文件打包

配置说明

下载方法：

pip install pyinstaller

或者使用打包好的包，访问：http://www.pyinstaller.org/downloads.html 下载对应平台的压缩文件，解压后打开解压路径，执行

python setup.py install

验证

pyinstaller -v

参数

-F 制作独立的可执行程序

-D 制作出的档案存放在同一个文件夹下（默认值）

-K 包含TCL/TK（对于使用了TK的，最好加上这个选项，否则在未安装TK的电脑上无法运行）

-w 制作窗口程序

-c 制作命令行程序（默认）

-X 制作使用UPX压缩过的可执行程序（推荐使用这个选项，需要下载UPX包，解压后upx.exe放在Python(非PyInstaller)安装目录下，下载upx308w.zip）

-o DIR 指定输出SPEC文件路径（这也决定了最后输出的exe文件路径）

--icon=[ICO文件路径] 指定程序图标

-v [指定文件] 指定程序版本信息

-n [指定程序名] 指定程序名称

Windows:生成exe文件

正常使用

pyinstaller -F test.py

可执行文件存储在dist/test文件夹中，不过我这环境出了点问题，使用

pyinstaller -D test.py

进入build/test文件夹，将Python环境安装处的Python37.dll拷贝到目录，再执行该目录下的test.exe

Linux:生成ELF

下载方法和windows平台相同。

打包生成ELF

pyinstaller -F test.py

pyinstaller打包程序识别

exe图标特征

exe字符串特征

和Python语句很类似__file__，__main___，此外也有很多Python的特征

ELF字符串特征

ELF主函数特征

在Linux上运行pyintaller打包的可执行文件时，它会将打包好的文件解压到临时文件夹(/tmp)中的_MEIxxxxxx 路径中暂时存放，执行完毕之后再删除。所以在主函数起始位置会有如下特征

反编译文件

我们要将Python打包成的可执行文件，首先要利用archive_viewer.py将exe/elf反编译为pyc字节码，再使用uncompyle6反编译为py文件。

反编译为pyc文件

archive_viewer.py就在我们的pyinstaller安装包文件夹中。例如我的Python环境中：

Win：D:AnacondaLibsite-packagesPyInstallerutilscliutils

Linux：/home/ubuntu/.local/lib/python3.6/site-packages/PyInstaller/utils/cliutils

参数

U: go Up one level

O <name>: open embedded archive name

X <name>: extract name

Q: quit

首先，我们要解析EXE/ELF文件数据包，将可执行文件放置到与archive_viewer.py同目录下，使用命令：

python archive_viewer.py test.py

有很重要的两点：

1. 反编译EXE/ELF文件的Python版本必须与打包时的版本一致
2. 反编译的pyc文件命名必须遵照上面红框中的“test”

其次，提取test.pyc和struct.pyc文件（后面会说明该文件作用）

? x test
to filename? test.pyc
? x struct
to filename? struct.pyc

Linux端相同

下面Win和Linux端操作相同，只讲述Win端。

文件修补

使用pyinstaller打包的文件，文件头的数据会被抹消掉。再还原的过程中，我们需要手动进行修补。文件头的格式为：magic(4字节，编译器标志) + 时间戳(4字节)。在实际修补时，需要添加的数据可能不止是8个字节。

将test.pyc和struct.pyc对比

struct.pyc比test.pyc多出16字节，将这16字节插入test.pyc的头部

反编译字节码文件

这里需要使用到uncompyle6（如果是Python2.7需要使用uncompyle2）

安装

pip install uncompyle6

或者

git clone https://github.com/rocky/python-uncompyle6.git
cd python-uncompyle6
python setup.py install

反编译

uncompyle6 test.pyc > test.py

实战演练

准备

signin.exe：

我们的目标是获取程序登录的账户密码。

未加壳的64位可执行文件。

程序分析

可以判断出，这个程序实际上是由Python打包成的可执行文件，且在运行这个程序时，在同目录下产生了一个tmp.dll文件，猜测是程序调用某些函数的接口。

反编译

使用archive_viewer.py反编译为字节码文件

python archive_viewer.py signin.exe

修补文件

55 0D 0D 0A 00 00 00 00 70 79 69 30 10 01 00 00

程序是在Python3.8环境下打包，因此我们需要在Python3.8下使用uncompyle6

uncompyle6 main.pyc > main.py

得到py文件

# uncompyle6 version 3.7.2
# Python bytecode 3.8 (3413)
# Decompiled from: Python 3.8.0 (tags/v3.8.0:fa919fd, Oct 14 2019, 19:37:50) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)]
# Embedded file name: main.py
# Compiled at: 1995-09-28 00:18:56
# Size of source mod 2**32: 272 bytes
import sys
from PyQt5.QtCore import *
from PyQt5.QtWidgets import *
from signin import *
from mydata import strBase64
from ctypes import *
import _ctypes
from base64 import b64decode
import os

class AccountChecker:

    def __init__(self):
        self.dllname = './tmp.dll'
        self.dll = self._AccountChecker__release_dll()
        self.enc = self.dll.enc
        self.enc.argtypes = (c_char_p, c_char_p, c_char_p, c_int)
        self.enc.restype = c_int
        self.accounts = {b'SCTFer': b64decode(b'PLHCu+fujfZmMOMLGHCyWWOq5H5HDN2R5nHnlV30Q0EA')}
        self.try_times = 0

    def __release_dll(self):
        with open(self.dllname, 'wb') as (f):
            f.write(b64decode(strBase64.encode('ascii')))
        return WinDLL(self.dllname)

    def clean(self):
        _ctypes.FreeLibrary(self.dll._handle)
        if os.path.exists(self.dllname):
            os.remove(self.dllname)

    def _error(self, error_code):
        errormsg = {0:'Unknown Error', 
         1:'Memory Error'}
        QMessageBox.information(None, 'Error', errormsg[error_code], QMessageBox.Abort, QMessageBox.Abort)
        sys.exit(1)

    def __safe(self, username: bytes, password: bytes):
        pwd_safe = b'x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00'
        status = self.enc(username, password, pwd_safe, len(pwd_safe))
        return (pwd_safe, status)

    def check(self, username, password):
        self.try_times += 1
        if username not in self.accounts:
            return False
        encrypted_pwd, status = self._AccountChecker__safe(username, password)
        if status == 1:
            self._AccountChecker__error(1)
        if encrypted_pwd != self.accounts[username]:
            return False
        self.try_times -= 1
        return True


class SignInWnd(QMainWindow, Ui_QWidget):

    def __init__(self, checker, parent=None):
        super().__init__(parent)
        self.checker = checker
        self.setupUi(self)
        self.PB_signin.clicked.connect(self.on_confirm_button_clicked)

    @pyqtSlot()
    def on_confirm_button_clicked(self):
        username = bytes((self.LE_usrname.text()), encoding='ascii')
        password = bytes((self.LE_pwd.text()), encoding='ascii')
        if username == b'' or password == b'':
            self.check_input_msgbox()
        else:
            self.msgbox(self.checker.check(username, password))

    def check_input_msgbox(self):
        QMessageBox.information(None, 'Error', 'Check Your Input!', QMessageBox.Ok, QMessageBox.Ok)

    def msgbox(self, status):
        msg_ex = {0:'', 
         1:'', 
         2:"It's no big deal, try again!", 
         3:'Useful information is in the binary, guess what?'}
        msg = 'Succeeded! Flag is your password' if status else 'Failed to sign in
' + msg_ex[(self.checker.try_times % 4)]
        QMessageBox.information(None, 'SCTF2020', msg, QMessageBox.Ok, QMessageBox.Ok)


if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    checker = AccountChecker()
    sign_in_wnd = SignInWnd(checker)
    sign_in_wnd.show()
    app.exec()
    checker.clean()
    sys.exit()
# okay decompiling main.pyc

代码分析

通过代码我们能够了解到这些信息

1.

elf.dllname = './tmp.dll'

调用了tmp.dll文件作为接口。

2.

    def __safe(self, username: bytes, password: bytes):
        pwd_safe = b'x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00'
        status = self.enc(username, password, pwd_safe, len(pwd_safe))
        return (pwd_safe, status)

    def check(self, username, password):
        self.try_times += 1
        if username not in self.accounts:
            return False
        encrypted_pwd, status = self._AccountChecker__safe(username, password)
        if status == 1:
            self._AccountChecker__error(1)
        if encrypted_pwd != self.accounts[username]:
            return False
        self.try_times -= 1
        return True

self.accounts = {b'SCTFer': b64decode(b'PLHCu+fujfZmMOMLGHCyWWOq5H5HDN2R5nHnlV30Q0EA')}

调用tmp.dll文件中的enc函数，传入username, password, pwd_safe, len(pwd_safe)，实际就是将password加密后存储到pwd_safe字节码中。最后用pwd_safe与b64decode(b'PLHCu+fujfZmMOMLGHCyWWOq5H5HDN2R5nHnlV30Q0EA')比较，且我们能够了解到用户名应该是SCTFer，且最后返回的status一个为非1。

打开tmp.dll文件，找到enc函数

观察代码，实际操作可以分为两部分，逆向分析

异或操作

第47~54行代码实际上就是将Dst与用户名循环异或，最后得到b64decode(b'PLHCu+fujfZmMOMLGHCyWWOq5H5HDN2R5nHnlV30Q0EA')，因此我们只需要逆向异或就能得到加密后的Dst

from base64 import *

username = "SCTFer"
pwd_safe = b64decode('PLHCu+fujfZmMOMLGHCyWWOq5H5HDN2R5nHnlV30Q0EA')
# print (len(pwd_safe))
num = ["%02x" % x for x in pwd_safe]
hex_num = [int(x, 16) for x in num]

print(num)
# print (len(num))
for i in range(32):
    hex_num[i] ^= ord(username[i % len(username)])
# print (hex_num)
hex_nums = bytes.fromhex(''.join([hex(x)[2:].rjust(2, '0') for x in hex_num]))

print (hex_nums)

得到

b'oxf2x96xfdx82x9cxdexb52vx86yK3xe6x1fx06xd8xb7=x13Jxb8xe3xb52xb3xd38x86x10x02x00'

加密操作

每次传入了8字节数据进行加密（总共64字节），打开sub_180011311函数

仔细观察代码，实际上这部分代码是使用CRC32的查表法，对数据进行加密。

加密原理实际上就是CRC32算法---输入一组长度48的字符串，每8个字节分为1组，共6组。对每一组取首位，判断正负。正值，左移一位；负值，左移一位，再异或0xB0004B7679FA26B3。重复判断操作64次，得到查表法所用的表。

因此我们只需要将整个加密过程逆向操作得到查表法的表，再进行CRC64计算，就能得到输入。

secret = []

# for i in range(4):
#     secret.append(int(hex_nums[i*8:(i + 1) * 8][::-1].hex(),16))

for i in range(4):
    secret.append(int.from_bytes(hex_nums[i*8:(i + 1) * 8], byteorder="little"))

print (secret)

key = 0xB0004B7679FA26B3

flag = ""

for s in secret:
    for i in range(64):
        sign = s & 1
        if sign == 1:
            s ^= key
        s //= 2
        if sign == 1:
            s |= 0x8000000000000000
    print(hex(s))
    j = 0
    while j < 8:
        flag += chr(s&0xFF)
        s >>= 8
        j += 1
print(flag)

因为计算机中采用小端排序，因此需要注意分组倒序。得到

脚本

from base64 import *

username = "SCTFer"
pwd_safe = b64decode('PLHCu+fujfZmMOMLGHCyWWOq5H5HDN2R5nHnlV30Q0EA')
# print (len(pwd_safe))
num = ["%02x" % x for x in pwd_safe]
hex_num = [int(x, 16) for x in num]

print(num)
# print (len(num))
for i in range(32):
    hex_num[i] ^= ord(username[i % len(username)])
# print (hex_num)
hex_nums = bytes.fromhex(''.join([hex(x)[2:].rjust(2, '0') for x in hex_num]))

print (hex_nums)

secret = []

# for i in range(4):
#     secret.append(int(hex_nums[i*8:(i + 1) * 8][::-1].hex(),16))

for i in range(4):
    secret.append(int.from_bytes(hex_nums[i*8:(i + 1) * 8], byteorder="little"))

print (secret)

key = 0xB0004B7679FA26B3

flag = ""

for s in secret:
    for i in range(64):
        sign = s & 1
        if sign == 1:
            s ^= key
        s //= 2
        if sign == 1:
            s |= 0x8000000000000000
    print(hex(s))
    j = 0
    while j < 8:
        flag += chr(s&0xFF)
        s >>= 8
        j += 1
print(flag)

账户密码

username:SCTFer

password:SCTF{We1c0m3_To_Sctf_2020_re_!!}