破解DEF CON CTF独特架构cLEMENCy:Binary Ninja逆向实战

本文详细解析了DEF CON CTF竞赛中遇到的9位字节架构cLEMENCy的逆向挑战,包括如何开发Binary Ninja处理器模块应对非常规字节序、变长指令集等特性,并分享了实战中的技术突破与工具优化策略。

针对cLEMENCy的深度技术解析

在今年的DEF CON CTF中,主办方采用了独特的硬件架构cLEMENCy,并在决赛开始前24小时才发布其规范文档和参考工具。该架构专门设计用于破坏现有工具链的兼容性,其核心特性包括:

架构特性挑战

  1. 9位字节系统
    与传统8位字节架构不同,导致二进制解析时每9个字节才会对齐一次起始位,系统原生解析工具完全失效。

  2. 混合字节序(Middle Endian)
    数值0x123456在内存中存储为34 56 12,既非大端序(12 34 56)也非小端序(56 34 12)。

  3. 变长指令集
    指令长度从18到54位不等,操作码跨度达4-18位,使传统反汇编算法失效。

Binary Ninja实战方案

我们团队在24小时内紧急开发了Binary Ninja处理器模块,关键技术突破包括:

数据预处理

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# 将9位字节扩展为16位短整型
import bitstream
def expand_bytes(data):
    return bitstream.BitStream(data).read(16)
  • 内存地址偏移量因此翻倍,但通过简单修正即可保持正确性

指令解码优化

  1. 比特级操作
    先将字节流转换为比特字符串,按照规范文档重组比特顺序
  2. 显式指令展开
    对Load/Store指令显式展开所有寄存器操作序列,提升反汇编可读性

LLIL提升尝试

由于三字节寄存器宽度与双倍内存地址的固有矛盾,完整LLIL提升不可行。但部分可提升指令仍支持通过数据流分析定位字符串:

开源资源

  • GitHub仓库 包含架构插件、二进制视图模块及挑战题打包工具
  • 竞赛方LegitBS已开源其cLEMENCy工具链
  • PPP团队和Chris Eagle等也发布了各自的处理器模块

“这种非常规架构迫使我们在极短时间内创造性解决问题” —— 团队成员在CTF Slack频道的讨论

通过这次实战,我们验证了静态分析工具在极端条件下的适应能力。期待看到更多团队应对cLEMENCy的创新方案!

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