N1CTF Junior re pyramid 题目解析与教学

概述

本题是一个Python逆向题目，涉及多层嵌套结构：EXE -> PYC -> PYD -> 白盒AES加密。主要考察Python逆向、RC4密钥流爆破、白盒AES差分故障分析等技能。

解题步骤

第一步：EXE解包与PYC反编译

1. 使用pyinstxtractor.py解包提供的EXE文件
2. 获取chal.pyc文件
3. 使用PyLingual等工具反编译PYC得到源代码

反编译后的主要逻辑：

import pyramid
import os

text = 'A pyramid fortified with intricate defenses looms before you. \nIts secrets are locked behind layers of puzzles. \nYou stand at its base, challenged to unravel them all.'
print('･････････････････････････････････････････････････････････････････')
for line in text.split('\n'):
    print(f'  {line}')
print('･････････････････････････････････････････････････････････････････')
a=input()
pyramid.a_long_way_to_treasure()
try:
    os.remove('checkinput.pyd')
except Exception as e:
    pass

第二步：分析PYD文件

1. 使用IDA打开checkinput.pyd
2. 定位pyramid.a_long_way_to_treasure()函数
3. 发现动态解密逻辑：
   • 大字节数组(0x327B2长度)与密钥"bangdreamitsmygo"逐字节异或
   • 解密后得到新的PYC文件

解密代码示例：

# 手动提取数据并解密
large_data = [...]  # 从IDA中提取的0x327B2长度字节数组
key = b"bangdreamitsmygo"
decrypted = bytes([large_data[i] ^ key[i % len(key)] for i in range(len(large_data))])

第三步：解密后的PYC分析

解密后的文件具有PYC文件头特征(0xE3开头)，反编译后得到真实逻辑：

1. 用户输入作为key
2. 使用FNV-1a(32-bit)哈希将key压缩为32位整数
3. 通过ctypes调用advapi32的SystemFunction033(RC4加密)
4. 使用RC4解密数据并加载为PYD文件

第四步：RC4密钥流爆破

已知条件：

• 正常PYD文件头：b'\x4D\x5A\x90\x00'
• 密文开头：b'\xb7\xc3\xbc\xe5'

爆破思路：

# 参考RC4暴力破解算法
for keystream_byte in range(256):
    if plaintext_byte ^ ciphertext_byte == keystream_byte:
        # 找到匹配的密钥流字节

最终得到密钥流：B7 BC 71 42

第五步：白盒AES分析

解密得到的PYD文件包含白盒AES加密：

1. 识别白盒AES特征：

   • 大型查找表
   • 复杂的字节置换操作
   • 多轮加密结构

2. 差分故障分析(DFA)攻击：

   • 在第8轮列混淆处设置断点
   • 修改单字节并观察输出差异
   • 收集正常密文和16个故障密文

3. 使用工具：

   • phoenixAES：进行DFA攻击
   • aes_keyschedule.c：计算轮密钥

攻击步骤：

# 安装phoenixAES
pip install phoenixAES

# 编译密钥计划工具
gcc -o aes_keyschedule aes_keyschedule.c

4. 提取最后一轮轮密钥并反向推导得到原始AES密钥

第六步：最终解密

使用得到的AES密钥解密最终密文，获取flag。

关键技术点

1. Python逆向技巧：

   • PyInstaller解包
   • PYC反编译
   • PYD文件分析

2. RC4密码分析：

   • 已知明文攻击
   • 密钥流爆破

3. 白盒密码分析：

   • 识别白盒实现特征
   • 差分故障分析(DFA)
   • 轮密钥推导

4. 工具使用：

   • IDA Pro静态分析
   • 动态调试技巧
   • 专用密码分析工具

防护与加固建议

1. 避免在代码中硬编码密钥
2. 使用代码混淆技术
3. 实现反调试机制
4. 避免使用白盒密码实现
5. 使用多层加密保护敏感逻辑

总结

本题展示了从外层包装到核心加密算法的完整逆向工程过程，涉及多种逆向技术和密码学分析方法。通过逐步剥离保护层，最终攻克白盒AES加密，体现了现代CTF题目中常见的多层防御体系破解方法。

掌握这些技术不仅有助于CTF竞赛，也对理解软件保护机制和密码学实现有重要意义。