2021ByteCTF-language binding-WriteUp

 

出处: 2021 ByteCTF
原题链接: 链接：https://pan.baidu.com/s/1-IZPcIzGRx1NvMzLBCtHAg
提取码：1111
时间: October 16, 2021
考点: Golang, Lua
难度: 困难

 

推测考点

• 上来直接往 IDA 里面一拖
• 根据特征，确定这是 Golang。但是出题人对所有的函数名称都做了混淆，全部函数恢复的符号都是错误的…非常不好办（考点一：无符号 Go 逆向）
• 观察汇编时函数的调用约定，发现这又和传统的 Golang 不一样（采用了大量寄存器来传递参数）。于是打开 Google，搜索后发现这是 Go1.17 新引入的调用约定。因此后续所有 Go 相关的，辅助我们判断的程序都应该使用 Go1.17+ 进行编译
• 在 IDA 中全局搜索&浏览字符串，发现有 luago 的字样。网上搜索发现这是拿 Go 写的 Lua 解释器（考点二：Lua 逆向）
  
• 因为这并不是一个完整的开源项目，所以只能自己手动筛选，尽量选一个实现上较为完整的。这里选用了这个版本 zhengted/luago: golang实现Lua (github.com)

 

具体分析

解决无符号的问题

• Go + 没法恢复符号，我真的是吐了。不过既然前面已经推测出了 Go 使用的版本以及它调用的库（luago），可以尝试使用 BinDiff 恢复一下符号
• 下载并编译 luago，拖到 IDA 里面分析一遍然后保存 IDB 文件，然后在题目的窗口中调用 Bindiff 插件进行比对
• 。。。不知道出题人咋处理的，所有 luago 库相关的函数几乎都没有识别出来（可信度低的就无视就好了，否则容易误导自己），只是把 Go 的 runtime 大部分都识别出来了
• 重新分析程序的行为。发现程序运行的时候有如下提示字符串打印
  
• 根据交叉引用定位到了 main 函数
  
• 此时已经可以通过结合动态调试对关键逻辑进行分析了。考点一基本完成

通过动调梳理程序逻辑

• 设置调试器参数如下
  
• 此处的寄存器中有通过参数传递的文件名
  
• 不断步过&步进，调到此处发现了亦或的逻辑
  
• 尝试对题目附件的文件进行亦或 0x55 解密，得到 repaired.lua，里面含有大量明文字符串
  
• 打开前面下载好的 luago 库，在此处发现了对于 Lua header 的定义
  
• 与 repaired.lua 进行对比，发现头部除了前面 5 个字节不一致，后面都是一样的，所以手动对 repaired.lua 的头部进行修复

with open("new_lang_script.out", "rb")as f:
  f.seek(5)
  data = f.read()
with open("repaired.lua", "wb")as f:
  f.write(b'\x1bLua\x53'+bytes([i ^ 0x55 for i in data]))

• 此时已经基本理清了程序的逻辑
  1. 读取 argv 指定的 bytecode 文件
  2. 亦或 0x55 解密
  3. 解释执行

Lua 逆向

• 然后试图调用 luago 运行程序，直接 fatalpanic。。。

func main() {
    runCode()

}
func runCode() {
    ls := state.New()
    ls.OpenLibs()               // 开启标准库
    ls.LoadFile("repaired.lua") // 加载文件
    ls.Call(0, -1)
}

• 果然没有那么简单。于是开始阅读 luago 的源码，发现虚拟机的 for loop 在此处实现。在此处下断点，动调几遍你就会发现，每次执行的 Bytecode 完全驴唇不对马嘴，这时候猜测出题人魔改了 Lua Bytecode 的顺序
  
• 发现这里是从 Opcodes 数组中获取的具体要执行的 action ，于是进而查看 Opcodes 数组的定义
  
• 猜测在题目附件中应该也存在这样的数组。于是继续动调，定位到了原程序中的 Execute 函数及 Opcode 数组
  
• 这时候发现出题人是真狠。。。把所有 Opcodes 对应的字符串描述都给换成 NONNAME 了
  
• 所以这里就是想办法获取出题人魔改后 Opcode 的顺序

获取 Opcode 的顺序

• 首先定义一下 Opcode 数组元素的结构体并导入到 IDA 里面

typedef void (*func_t)(void*, void*);
typedef struct
{
  char testFlag, setAflag, argBMode, argCMode, opMode;
  char* string;
  uint64_t pad;
  func_t func_ptr;
} opcode_t;

enum arg_mask_t {
  OpArgN,  // argument is not used
  OpArgU,  // argument is used
  OpArgR,  // argument is a register or a jump offset
  OpArgK
};

• 然后使用 IDAPython 定义一下结构体，提高可读性

def define_opcode_array():
  start_ea = 0x1005540
  end_ea = 0x1005B20
  count = 0
  for ea in range(start_ea, end_ea, 0x20):
    idc.create_struct(ea, 0x20, "opcode_t")
    count += 1
  print(count)

• 首先注意到 Opcode 的参数类型不尽相同
  
• 根据参数类型对 Opcode 进行一个分类，得到了如下的 dict

known_sig = {
(0, 1, 2, 0, 0): ['MOVE', 'UNM', 'BNOT', 'NOT', 'LEN'], 
(0, 1, 3, 0, 1): ['LOADK'], 
(0, 1, 0, 0, 1): ['LOADKX'], 
(0, 1, 1, 1, 0): ['LOADBOOL', 'NEWTABLE', 'CALL', 'TAILCALL'],
(0, 1, 1, 0, 0): ['LOADNIL', 'GETUPVAL', 'VARARG'],
(0, 1, 1, 3, 0): ['GETTABUP'],
(0, 1, 2, 3, 0): ['GETTABLE', 'SELF'],
(0, 0, 3, 3, 0): ['SETTABUP', 'SETTABLE'], 
(0, 0, 1, 0, 0): ['SETUPVAL', 'RETURN'], 
(0, 1, 3, 3, 0): ['ADD', 'SUB', 'MUL', 'MOD', 'POW', 'DIV', 'IDIV', 'BAND', 'BOR', 'BXOR', 'SHL', 'SHR'], 
(0, 1, 2, 2, 0): ['CONCAT'], 
(0, 0, 2, 0, 2): ['JMP'], 
(1, 0, 3, 3, 0): ['EQ', 'LT', 'LE'], 
(1, 0, 0, 1, 0): ['TEST'], 
(1, 1, 2, 1, 0): ['TESTSET'], 
(0, 1, 2, 0, 2): ['FORLOOP', 'FORPREP', 'TFORLOOP'], 
(0, 0, 0, 1, 0): ['TFORCALL'], 
(0, 0, 1, 1, 0): ['SETLIST'], 
(0, 1, 1, 0, 1): ['CLOSURE'], 
(0, 0, 1, 1, 3): ['EXTRAARG']
}

• 此时可以唯一的识别出部分函数，剩下的那些不确定的也缩小了搜索的范围
• 然后使用 IDAPython 根据此步的归类对函数进行重命名

known_sig = {(0, 1, 2, 0, 0): ['MOVE', 'UNM', 'BNOT', 'NOT', 'LEN'], (0, 1, 3, 0, 1): ['LOADK'], (0, 1, 0, 0, 1): ['LOADKX'], (0, 1, 1, 1, 0): ['LOADBOOL', 'NEWTABLE', 'CALL', 'TAILCALL'], (0, 1, 1, 0, 0): ['LOADNIL', 'GETUPVAL', 'VARARG'], (0, 1, 1, 3, 0): ['GETTABUP'], (0, 1, 2, 3, 0): ['GETTABLE', 'SELF'], (0, 0, 3, 3, 0): ['SETTABUP', 'SETTABLE'], (0, 0, 1, 0, 0): ['SETUPVAL', 'RETURN'], (0, 1, 3, 3, 0): [
    'ADD', 'SUB', 'MUL', 'MOD', 'POW', 'DIV', 'IDIV', 'BAND', 'BOR', 'BXOR', 'SHL', 'SHR'], (0, 1, 2, 2, 0): ['CONCAT'], (0, 0, 2, 0, 2): ['JMP'], (1, 0, 3, 3, 0): ['EQ', 'LT', 'LE'], (1, 0, 0, 1, 0): ['TEST'], (1, 1, 2, 1, 0): ['TESTSET'], (0, 1, 2, 0, 2): ['FORLOOP', 'FORPREP', 'TFORLOOP'], (0, 0, 0, 1, 0): ['TFORCALL'], (0, 0, 1, 1, 0): ['SETLIST'], (0, 1, 1, 0, 1): ['CLOSURE'], (0, 0, 1, 1, 3): ['EXTRAARG']}
manual_sig = {}
def rename_action():
  for mv in manual_sig.values():
    for k, v in known_sig.items():
      if mv in v:
        known_sig[k].remove(mv)
  start_ea = 0xFF5540
  end_ea = start_ea+47*0x20
  for ea in range(start_ea, end_ea, 0x20):
    func_ptr_addr = idc.get_qword(ea+0x18)
    func_addr = idc.get_qword(func_ptr_addr)
    idc.set_name(func_ptr_addr, "", ida_name.SN_NOCHECK)
    idc.set_name(func_addr, "", ida_name.SN_NOCHECK)
  for ea in range(start_ea, end_ea, 0x20):
    index = (ea-start_ea)//0x20
    tmp = idc.get_bytes(ea, 5)
    this_sig = tuple([i for i in tmp])
    func_ptr_addr = idc.get_qword(ea+0x18)
    func_addr = idc.get_qword(func_ptr_addr)

    if index in manual_sig.keys():
      f_name = manual_sig[index]
    elif len(known_sig[this_sig]) == 1:
      f_name = known_sig[this_sig][0]
    else:
      possible_funcs = '_'.join(known_sig[this_sig])
      f_name = "F_%d_%s" % (index, possible_funcs)
    # all_sig[f_name] = this_sig

    p_name = "_p_"+f_name
    idc.set_name(func_ptr_addr, p_name, ida_name.SN_NOCHECK)
    idc.set_name(func_addr, f_name, ida_name.SN_NOCHECK)

• 重命名完之后
  
• 然后就是非常枯燥的比对过程。。。在这一步你需要通过手动对比源程序和下载并自己编译的 luago.exe ，手动识别其它函数，然后把 Opcode 的信息以 index:name 的形式加入 manual_sig 字典里
• 最终可以唯一地标记所有 Opcode action 函数
  
• 题目中 Opcode 的顺序如下

OP_UNM,OP_SETLIST,OP_TESTSET,OP_CLOSURE,OP_LOADKX,OP_TFORLOOP,OP_NEWTABLE,OP_SHR,OP_SETTABLE,OP_ADD,OP_TAILCALL,OP_SETUPVAL,OP_EXTRAARG,OP_GETTABUP,OP_LEN,OP_SUB,OP_LOADBOOL,OP_TFORCALL,OP_LOADNIL,OP_FORPREP,OP_SHL,OP_TEST,OP_BXOR,OP_LT,OP_CALL,OP_NOT,OP_BOR,OP_MUL,OP_SETTABUP,OP_EQ,OP_MOVE,OP_JMP,OP_IDIV,OP_GETTABLE,OP_CONCAT,OP_VARARG,OP_POW,OP_MOD,OP_DIV,OP_BNOT,OP_SELF,OP_LE,OP_RETURN,OP_FORLOOP,OP_GETUPVAL,OP_LOADK,OP_BAND

魔改 Lua5.3 & Luadec

• 然后就需要对原版的 Lua5.3 和 Luadec 进行修改，来得到反汇编后的 Lua 代码
• 修改 lopcode.c

/*
** $Id: lopcodes.c,v 1.55 2015/01/05 13:48:33 roberto Exp $
** Opcodes for Lua virtual machine
** See Copyright Notice in lua.h
*/

#define lopcodes_c
#define LUA_CORE

#include "lopcodes.h"

#include <stddef.h>

#include "lprefix.h"

/* ORDER OP */

LUAI_DDEF const char *const luaP_opnames[NUM_OPCODES + 1] = {
    "UNM",
    "SETLIST",
    "TESTSET",
    "CLOSURE",
    "LOADKX",
    "TFORLOOP",
    "NEWTABLE",
    "SHR",
    "SETTABLE",
    "ADD",
    "TAILCALL",
    "SETUPVAL",
    "EXTRAARG",
    "GETTABUP",
    "LEN",
    "SUB",
    "LOADBOOL",
    "TFORCALL",
    "LOADNIL",
    "FORPREP",
    "SHL",
    "TEST",
    "BXOR",
    "LT",
    "CALL",
    "NOT",
    "BOR",
    "MUL",
    "SETTABUP",
    "EQ",
    "MOVE",
    "JMP",
    "IDIV",
    "GETTABLE",
    "CONCAT",
    "VARARG",
    "POW",
    "MOD",
    "DIV",
    "BNOT",
    "SELF",
    "LE",
    "RETURN",
    "FORLOOP",
    "GETUPVAL",
    "LOADK",
    "BAND",
    NULL};

#define opmode(t, a, b, c, m) (((t) << 7) | ((a) << 6) | ((b) << 4) | ((c) << 2) | (m))

LUAI_DDEF const lu_byte luaP_opmodes[NUM_OPCODES] = {
    opmode(0, 1, 2, 0, 0)  // UNM
    ,
    opmode(0, 0, 1, 1, 0)  // SETLIST
    ,
    opmode(1, 1, 2, 1, 0)  // TESTSET
    ,
    opmode(0, 1, 1, 0, 1)  // CLOSURE
    ,
    opmode(0, 1, 0, 0, 1)  // LOADKX
    ,
    opmode(0, 1, 2, 0, 2)  // TFORLOOP
    ,
    opmode(0, 1, 1, 1, 0)  // NEWTABLE
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // SHR
    ,
    opmode(0, 0, 3, 3, 0)  // SETTABLE
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // ADD
    ,
    opmode(0, 1, 1, 1, 0)  // TAILCALL
    ,
    opmode(0, 0, 1, 0, 0)  // SETUPVAL
    ,
    opmode(0, 0, 1, 1, 3)  // EXTRAARG
    ,
    opmode(0, 1, 1, 3, 0)  // GETTABUP
    ,
    opmode(0, 1, 2, 0, 0)  // LEN
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // SUB
    ,
    opmode(0, 1, 1, 1, 0)  // LOADBOOL
    ,
    opmode(0, 0, 0, 1, 0)  // TFORCALL
    ,
    opmode(0, 1, 1, 0, 0)  // LOADNIL
    ,
    opmode(0, 1, 2, 0, 2)  // FORPREP
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // SHL
    ,
    opmode(1, 0, 0, 1, 0)  // TEST
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // BXOR
    ,
    opmode(1, 0, 3, 3, 0)  // LT
    ,
    opmode(0, 1, 1, 1, 0)  // CALL
    ,
    opmode(0, 1, 2, 0, 0)  // NOT
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // BOR
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // MUL
    ,
    opmode(0, 0, 3, 3, 0)  // SETTABUP
    ,
    opmode(1, 0, 3, 3, 0)  // EQ
    ,
    opmode(0, 1, 2, 0, 0)  // MOVE
    ,
    opmode(0, 0, 2, 0, 2)  // JMP
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // IDIV
    ,
    opmode(0, 1, 2, 3, 0)  // GETTABLE
    ,
    opmode(0, 1, 2, 2, 0)  // CONCAT
    ,
    opmode(0, 1, 1, 0, 0)  // VARARG
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // POW
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // MOD
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // DIV
    ,
    opmode(0, 1, 2, 0, 0)  // BNOT
    ,
    opmode(0, 1, 2, 3, 0)  // SELF
    ,
    opmode(1, 0, 3, 3, 0)  // LE
    ,
    opmode(0, 0, 1, 0, 0)  // RETURN
    ,
    opmode(0, 1, 2, 0, 2)  // FORLOOP
    ,
    opmode(0, 1, 1, 0, 0)  // GETUPVAL
    ,
    opmode(0, 1, 3, 0, 1)  // LOADK
    ,
    opmode(0, 1, 3, 3, 0)  // BAND

};

• 修改 lopcode.h

/*
** $Id: lopcodes.h,v 1.148 2014/10/25 11:50:46 roberto Exp $
** Opcodes for Lua virtual machine
** See Copyright Notice in lua.h
*/

#ifndef lopcodes_h
#define lopcodes_h

#include "llimits.h"

/*===========================================================================
  We assume that instructions are unsigned numbers.
  All instructions have an opcode in the first 6 bits.
  Instructions can have the following fields:
    'A' : 8 bits
    'B' : 9 bits
    'C' : 9 bits
    'Ax' : 26 bits ('A', 'B', and 'C' together)
    'Bx' : 18 bits ('B' and 'C' together)
    'sBx' : signed Bx

  A signed argument is represented in excess K; that is, the number
  value is the unsigned value minus K. K is exactly the maximum value
  for that argument (so that -max is represented by 0, and +max is
  represented by 2*max), which is half the maximum for the corresponding
  unsigned argument.
===========================================================================*/

enum OpMode { iABC,
              iABx,
              iAsBx,
              iAx }; /* basic instruction format */

/*
** size and position of opcode arguments.
*/
#define SIZE_C 9
#define SIZE_B 9
#define SIZE_Bx (SIZE_C + SIZE_B)
#define SIZE_A 8
#define SIZE_Ax (SIZE_C + SIZE_B + SIZE_A)

#define SIZE_OP 6

#define POS_OP 0
#define POS_A (POS_OP + SIZE_OP)
#define POS_C (POS_A + SIZE_A)
#define POS_B (POS_C + SIZE_C)
#define POS_Bx POS_C
#define POS_Ax POS_A

/*
** limits for opcode arguments.
** we use (signed) int to manipulate most arguments,
** so they must fit in LUAI_BITSINT-1 bits (-1 for sign)
*/
#if SIZE_Bx < LUAI_BITSINT - 1
#define MAXARG_Bx ((1 << SIZE_Bx) - 1)
#define MAXARG_sBx (MAXARG_Bx >> 1) /* 'sBx' is signed */
#else
#define MAXARG_Bx MAX_INT
#define MAXARG_sBx MAX_INT
#endif

#if SIZE_Ax < LUAI_BITSINT - 1
#define MAXARG_Ax ((1 << SIZE_Ax) - 1)
#else
#define MAXARG_Ax MAX_INT
#endif

#define MAXARG_A ((1 << SIZE_A) - 1)
#define MAXARG_B ((1 << SIZE_B) - 1)
#define MAXARG_C ((1 << SIZE_C) - 1)

/* creates a mask with 'n' 1 bits at position 'p' */
#define MASK1(n, p) ((~((~(Instruction)0) << (n))) << (p))

/* creates a mask with 'n' 0 bits at position 'p' */
#define MASK0(n, p) (~MASK1(n, p))

/*
** the following macros help to manipulate instructions
*/

#define GET_OPCODE(i) (cast(OpCode, ((i) >> POS_OP) & MASK1(SIZE_OP, 0)))
#define SET_OPCODE(i, o) ((i) = (((i)&MASK0(SIZE_OP, POS_OP)) | \
                                 ((cast(Instruction, o) << POS_OP) & MASK1(SIZE_OP, POS_OP))))

#define getarg(i, pos, size) (cast(int, ((i) >> pos) & MASK1(size, 0)))
#define setarg(i, v, pos, size) ((i) = (((i)&MASK0(size, pos)) | \
                                        ((cast(Instruction, v) << pos) & MASK1(size, pos))))

#define GETARG_A(i) getarg(i, POS_A, SIZE_A)
#define SETARG_A(i, v) setarg(i, v, POS_A, SIZE_A)

#define GETARG_B(i) getarg(i, POS_B, SIZE_B)
#define SETARG_B(i, v) setarg(i, v, POS_B, SIZE_B)

#define GETARG_C(i) getarg(i, POS_C, SIZE_C)
#define SETARG_C(i, v) setarg(i, v, POS_C, SIZE_C)

#define GETARG_Bx(i) getarg(i, POS_Bx, SIZE_Bx)
#define SETARG_Bx(i, v) setarg(i, v, POS_Bx, SIZE_Bx)

#define GETARG_Ax(i) getarg(i, POS_Ax, SIZE_Ax)
#define SETARG_Ax(i, v) setarg(i, v, POS_Ax, SIZE_Ax)

#define GETARG_sBx(i) (GETARG_Bx(i) - MAXARG_sBx)
#define SETARG_sBx(i, b) SETARG_Bx((i), cast(unsigned int, (b) + MAXARG_sBx))

#define CREATE_ABC(o, a, b, c) ((cast(Instruction, o) << POS_OP) | (cast(Instruction, a) << POS_A) | (cast(Instruction, b) << POS_B) | (cast(Instruction, c) << POS_C))

#define CREATE_ABx(o, a, bc) ((cast(Instruction, o) << POS_OP) | (cast(Instruction, a) << POS_A) | (cast(Instruction, bc) << POS_Bx))

#define CREATE_Ax(o, a) ((cast(Instruction, o) << POS_OP) | (cast(Instruction, a) << POS_Ax))

/*
** Macros to operate RK indices
*/

/* this bit 1 means constant (0 means register) */
#define BITRK (1 << (SIZE_B - 1))

/* test whether value is a constant */
#define ISK(x) ((x)&BITRK)

/* gets the index of the constant */
#define INDEXK(r) ((int)(r) & ~BITRK)

#define MAXINDEXRK (BITRK - 1)

/* code a constant index as a RK value */
#define RKASK(x) ((x) | BITRK)

/*
** invalid register that fits in 8 bits
*/
#define NO_REG MAXARG_A

/*
** R(x) - register
** Kst(x) - constant (in constant table)
** RK(x) == if ISK(x) then Kst(INDEXK(x)) else R(x)
*/

/*
** grep "ORDER OP" if you change these enums
*/

typedef enum {
  OP_UNM,
  OP_SETLIST,
  OP_TESTSET,
  OP_CLOSURE,
  OP_LOADKX,
  OP_TFORLOOP,
  OP_NEWTABLE,
  OP_SHR,
  OP_SETTABLE,
  OP_ADD,
  OP_TAILCALL,
  OP_SETUPVAL,
  OP_EXTRAARG,
  OP_GETTABUP,
  OP_LEN,
  OP_SUB,
  OP_LOADBOOL,
  OP_TFORCALL,
  OP_LOADNIL,
  OP_FORPREP,
  OP_SHL,
  OP_TEST,
  OP_BXOR,
  OP_LT,
  OP_CALL,
  OP_NOT,
  OP_BOR,
  OP_MUL,
  OP_SETTABUP,
  OP_EQ,
  OP_MOVE,
  OP_JMP,
  OP_IDIV,
  OP_GETTABLE,
  OP_CONCAT,
  OP_VARARG,
  OP_POW,
  OP_MOD,
  OP_DIV,
  OP_BNOT,
  OP_SELF,
  OP_LE,
  OP_RETURN,
  OP_FORLOOP,
  OP_GETUPVAL,
  OP_LOADK,
  OP_BAND
} OpCode;

#define NUM_OPCODES (cast(int, OP_BAND) + 1)

/*===========================================================================
  Notes:
  (*) In OP_CALL, if (B == 0) then B = top. If (C == 0), then 'top' is
  set to last_result+1, so next open instruction (OP_CALL, OP_RETURN,
  OP_SETLIST) may use 'top'.

  (*) In OP_VARARG, if (B == 0) then use actual number of varargs and
  set top (like in OP_CALL with C == 0).

  (*) In OP_RETURN, if (B == 0) then return up to 'top'.

  (*) In OP_SETLIST, if (B == 0) then B = 'top'; if (C == 0) then next
  'instruction' is EXTRAARG(real C).

  (*) In OP_LOADKX, the next 'instruction' is always EXTRAARG.

  (*) For comparisons, A specifies what condition the test should accept
  (true or false).

  (*) All 'skips' (pc++) assume that next instruction is a jump.

===========================================================================*/

/*
** masks for instruction properties. The format is:
** bits 0-1: op mode
** bits 2-3: C arg mode
** bits 4-5: B arg mode
** bit 6: instruction set register A
** bit 7: operator is a test (next instruction must be a jump)
*/

enum OpArgMask {
  OpArgN, /* argument is not used */
  OpArgU, /* argument is used */
  OpArgR, /* argument is a register or a jump offset */
  OpArgK  /* argument is a constant or register/constant */
};

LUAI_DDEC const lu_byte luaP_opmodes[NUM_OPCODES];

#define getOpMode(m) (cast(enum OpMode, luaP_opmodes[m] & 3))
#define getBMode(m) (cast(enum OpArgMask, (luaP_opmodes[m] >> 4) & 3))
#define getCMode(m) (cast(enum OpArgMask, (luaP_opmodes[m] >> 2) & 3))
#define testAMode(m) (luaP_opmodes[m] & (1 << 6))
#define testTMode(m) (luaP_opmodes[m] & (1 << 7))

LUAI_DDEC const char *const luaP_opnames[NUM_OPCODES + 1]; /* opcode names */

/* number of list items to accumulate before a SETLIST instruction */
#define LFIELDS_PER_FLUSH 50

#endif

• 然后编译 lua5.3
• 之后编译 luadec ，编译过程中报错，意味着改动后的 Opcode 与原来的并不兼容
  
• 通过动调等手段定位什么指令导致了 Segmentation fault ，发现很有可能是因为 # 导致的：# 是 Lua 的语法糖，约等于 len(arg) ，于是把 luadec/bin/bin2c.lua 进行微调
  
• 此时可以顺利编译 luadec 了，同时也可以对魔改的 Lua Bytecode 进行反编译了
• 运行
  
• 得到 recovered.lua

-- Decompiled using luadec 2.2 rev: 895d923 for Lua 5.3 from https://github.com/viruscamp/luadec
-- Command line: ../repaired.lua 

-- params : ...
-- function num : 0 , upvalues : _ENV
print("input flag:")
flag = (io.read)()
if #flag ~= 29 then
  print("flag is wrong")
  return 
end
lst = {100, 120, 133}
dict = {[9] = 101, [10] = 122}
ad = function(a, b)
  -- function num : 0_0
  return a + b
end

mul = function(a, b)
  -- function num : 0_1
  return a * b
end

check2 = function(f)
  -- function num : 0_2 , upvalues : _ENV
  if (string.byte)(f, 18) + 11 ~= 106 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 19) ~= lst[1] + 21 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 20) ~= dict[9] + 8 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 21) ~= ad(100, 22) then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 22) ~= 55 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 23) ~= mul(51, 2) then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 24) - 1 ~= 108 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 25) ~= 48 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 26) ~= 100 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 27) ~= 102 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 28) ~= 120 then
    return false
  end
  do return true end
  -- DECOMPILER ERROR: 22 unprocessed JMP targets
end

check3 = function(f)
  -- function num : 0_3 , upvalues : _ENV
  if (string.byte)(f, 1) ~= 66 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 2) ~= 121 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 3) ~= 116 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 4) ~= 101 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 5) ~= 67 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 6) ~= 84 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 7) ~= 70 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 8) ~= 123 then
    return false
  elseif (string.byte)(f, 29) ~= 125 then
    return false
  end
  do return true end
  -- DECOMPILER ERROR: 18 unprocessed JMP targets
end

local flag1 = _(flag)
local flag2 = check2(flag)
local flag3 = check3(flag)
if not not flag1 or flag2 or flag3 then
  print("flag is right")
elseif true then
  print("flag is wrong")
end
-- DECOMPILER ERROR: 6 unprocessed JMP targets

• 大部分逻辑都很简单，基本就是明文比较。但有一点：脚本调用了 _ 这个闭包函数，而这个函数并不是在 Lua 脚本中定义的

定位 _ 闭包函数

• 先看一下 Luago 中是怎么定义闭包函数的。原来是通过一个 map
  
• 在 Golang 中，map 是在函数中动态初始化的，全局搜索其中的部分字符串，找到了初始化的函数
  
• 但是怎么找也找不到 "_" 这个字符串，这其实反映了 IDA 在搜索字符串的时候一些局限性：没法找到特定长度的字符串
• 所以这里采用一个骚办法：导出 ASM，然后用 VSCode 在文本文件中搜索
  
• 然后通过交叉引用定位到了跟它绑定的闭包函数
  
• 别被它的伪代码骗了。实际上，这是一个亦或加密并比对
  
• 至此，所有的程序逻辑梳理完成，基本全部都是非常简单的亦或加密，所以得到 flag 并不困难了

def ad(a, b): return a+b
def mul(a, b): return a*b

dict = {9:  101, 10: 122}
lst = (100, 120, 133)
flag = [ord(' ')]*30
flag[1] = 66
flag[2] = 121
flag[3] = 116
flag[4] = 101
flag[5] = 67
flag[6] = 84
flag[7] = 70
flag[8] = 123
flag[29] = 125
flag[18] = 106-11
flag[19] = lst[0]+21
flag[20] = dict[9]+8
flag[21] = ad(100, 22)
flag[22] = 55
flag[23] = mul(51, 2)
flag[24] = 108+1
flag[25] = 48
flag[26] = 100
flag[27] = 102
flag[28] = 120
front = b'9negozc9aj'
for i, e in enumerate(front):
  print(chr((i+8) ^ e),end='')
print()
print(bytearray(flag).decode())
# ByteCTF{1golcwm6q_ymz7fm0dfx}

 

总结与心得

• 这道题综合性极强，工作量非常之大。当时花了一天时间看这道题，最后只拿了个四血（给 Nu1L 带哥们跪了，做得太快了）赛后好好整理 wp 也愣是写了一两个小时
• 这道题涉及的知识点确实很多：Go 逆向（还是不带符号的）、魔改的 Lua 逆向（坑死了）
• 不过，我感觉这题更多是在考察选手的正向开发思路。这体现在
  1. 很多步骤都是需要选手“猜”来定位关键逻辑的，如定位 Opcode 结构体，以及最后能不能想到是通过 Openlib 注册了 _ 回调
  2. 做题过程中需要写很多辅助脚本（IDAPython），同时需要快速魔改 Lua 和 Luadec 并定位其中的问题
• 所以，想要做好逆向，一定要积累一些项目开发经验。这样你才能站在出题人（开发者）的角度，去思考在哪里布置考点
• And：字节的逆向出题人真不当人啊​