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详解如何将Python可执行文件(.exe)反编译为Python脚本

作者:Lorin洛林

将 Python 可执行文件(.exe)反编译为 Python 脚本是一项有趣的技术挑战,可以帮助我们理解程序的工作原理,下面我们就来看看具体实现步骤吧

前言

Python 可执行文件(.exe)反编译为 Python 脚本是一项有趣的技术挑战,可以帮助我们理解程序的工作原理,以及可能包含的逻辑和算法。虽然反编译不是一项简单的任务,并且对于使用各种保护措施的程序可能无效,但对于一般情况下的 Python 可执行文件,我们可以尝试使用一些工具来进行反编译。

下面我们就来学习如何将 Python 可执行文件(.exe)反编译为 Python 脚本。

版本

Python 3.9

反编译

反编译是将已编译的程序代码还原为其原始源代码的过程。在 Python 中,由于其解释性质,通常没有像编译语言那样生成的二进制文件,但是我们可以将 Python 脚本转换为字节码文件(.pyc),而 .exe 文件通常是由 pyinstaller、cx_Freeze 等工具编译生成的。

Python 可执行文件(.exe)反编译

Python 可执行文件(.exe)反编译为 Python 脚本主要分为两个步骤,(1)从 .exe 文件中提取 pyc 文件 (2)将 pyc 文件转换为 Python 脚本。

打包一个简单的 .exe 可执行文件

# student.py
class Student:
    def __init__(self, name, age, gender):
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender

    def get_name(self):
        return self.name

    def get_age(self):
        return self.age

    def get_gender(self):
        return self.gender

    def set_name(self, name):
        self.name = name

    def set_age(self, age):
        self.age = age

    def set_gender(self, gender):
        self.gender = gender

    def display_info(self):
        print("Name:", self.name)
        print("Age:", self.age)
        print("Gender:", self.gender)

# main.py
import time

from student import Student

if __name__ == "__main__":
    # Create a student object
    student1 = Student("Alice", 20, "Female")

    # Display student information
    student1.display_info()

    # Update student information
    student1.set_age(21)
    student1.display_info()

    time.sleep(10)

# 使用 pyinstaller 构建可执行 .exe
pyinstaller --onefile   -p venv/Lib/site-packages .\print-student\main.py

提取 pyc 文件

使用脚本提取

pyi-archive_viewerPyInstaller 自己提供的工具,它可以直接提取打包结果exe中的pyc文件。

详细介绍可参考官方文档:pyinstaller.readthedocs.io/en/stable/a…

# 使用 pyi-archive_viewer 查看文件并提取
> pyi-archive_viewer .\main.exe

Options in 'main.exe' (PKG/CArchive):
 pyi-contents-directory _internal
Contents of 'main.exe' (PKG/CArchive):
 position, length, uncompressed_length, is_compressed, typecode, name
 0, 199, 269, 1, 'm', 'struct'
 199, 2008, 3700, 1, 'm', 'pyimod01_archive'
 2207, 7671, 17413, 1, 'm', 'pyimod02_importers'
 9878, 1760, 4029, 1, 'm', 'pyimod03_ctypes'
 11638, 644, 1074, 1, 'm', 'pyimod04_pywin32'
 12282, 603, 851, 1, 's', 'pyiboot01_bootstrap'
 12885, 229, 295, 1, 's', 'main'
......
 4721057, 408332, 1123832, 1, 'b', 'unicodedata.pyd'
 5129389, 702999, 702999, 0, 'z', 'PYZ-00.pyz'
?
U: go up one level
O <name>: open embedded archive with given name // 打开包查看文件
X <name>: extract file with given name // 提取文件
S: list the contents of current archive again
Q: quit
? x main        
Output filename? main.pyc
? o PYZ-00.pyz
Contents of 'PYZ-00.pyz' (PYZ):
 is_package, position, length, name
 0, 17, 2647, '_compat_pickle'
......
 0, 543553, 531, 'student'
 0, 544084, 19733, 'subprocess'
 0, 563817, 27425, 'tarfile'
 0, 591242, 5936, 'textwrap'
 0, 597178, 15612, 'threading'
 0, 612790, 1398, 'token'
 0, 614188, 8969, 'tokenize'
 0, 623157, 6659, 'tracemalloc'
 0, 629816, 27711, 'typing'
 1, 657527, 70, 'urllib'
 0, 657597, 13861, 'urllib.parse'
 0, 671458, 2188, 'uu'
 0, 673646, 26812, 'zipfile'
? x student
Output filename? student.pyc
? ls
U: go up one level
O <name>: open embedded archive with given name
X <name>: extract file with given name
S: list the contents of current archive again
Q: quit
? q

在上面的操作中,我们使用 pyi-archive_viewer 提取了 main.pyc、和 student.pyc 文件,当时大家可以很清楚的看到弊端,即需要一个一个手动提取,对于大项目这是十分麻烦的,推荐使用下面的工具提取。

使用工具提取

我们可以使用开源项目 Python-exe-unpacker 中的脚本 pyinstxtractor.py 脚本进行提取,地址:github.com/countercept/Python-exe-unpacker

\print-student> Python pyinstxtractor.py .\main.exe                                            
DeprecationWarning: the imp module is deprecated in favour of importlib; see the module's documentation for alternative uses
  import imp
[*] Processing .\main.exe
[*] Pyinstaller version: 2.1+
[*] Python version: 309
[*] Length of package: 5835756 bytes
[*] Found 59 files in CArchive
[*] Beginning extraction...please standby
[*] Found 81 files in PYZ archive
[*] Successfully extracted pyinstaller archive: .\main.exe

You can now use a python decompiler on the pyc files within the extracted directory

将 .pyc 文件转换为 Python 脚本

入口运行类

对于从 pyinstaller 提取出来的 pyc 文件并不能直接反编译,入口运行类共16字节的 magic 和 时间戳被去掉了。如果直接进行反编译,例如执行 uncompyle6 main.pyc,则会报出如下错误:

ImportError: Unknown magic number 227 in main.pyc

我们可以使用支持16进制编辑的文本编辑器进行处理,比如:UltraEdit32

可以看到前16个字节都被去掉了,其中前四个字节是magic,这四个字节会随着系统和Python版本发生变化,需要保持一致。后四个字节包括时间戳和一些其他的信息,都可以随意填写。我们可以通过 UltraEdit32 向提取的文件添加回信息。

这里我写了一个 python 脚本实现这个过程:

# 读取从pyz目录抽取的pyc文件的前4个字节作基准
pyz_dir = "./main.exe_extracted/PYZ-00.pyz_extracted"
for pyc_file in os.listdir(pyz_dir):
    if pyc_file.endswith(".pyc"):
        file = f"{pyz_dir}/{pyc_file}"
        break
with open(file, "rb") as f:
    head = f.read(4)

# 补全入口类文件
if os.path.exists("pycfile_tmp"):
    shutil.rmtree("pycfile_tmp")
os.mkdir("pycfile_tmp")
main_file_result = "pycfile_tmp/main.pyc"
with open("./main.exe_extracted/main.pyc", "rb") as read, open(main_file_result, "wb") as write:
    write.write(head)
    write.write(b"\0" * 12)
    write.write(read.read())

非入口运行类

对于非入口运行的pyc文件从12字节开始缺4个字节。

# 补全非入口类文件
pyz_dir = "main.exe_extracted/PYZ-00.pyz_extracted"
for pyc_file in os.listdir(pyz_dir):
    pyc_file_src = f"{pyz_dir}/{pyc_file}"
    pyc_file_dest = f"pycfile_tmp/{pyc_file}"
    print(pyc_file_src, pyc_file_dest)
    with open(pyc_file_src, "rb") as read, open(pyc_file_dest, "wb") as write:
        write.write(read.read(12))
        write.write(b"\0"*4)
        write.write(read.read())

转换补全后的 pyc 文件

uncompyle6 反编译

pip install uncompyle6
uncompyle6 xxx.pyc>xxx.py

如:uncompyle6 .\pycfile_tmp\main.pyc
# uncompyle6 version 3.9.0
# Python bytecode version base 3.9.0 (3425)
# Decompiled from: Python 3.9.13 (tags/v3.9.13:6de2ca5, May 17 2022, 16:36:42) [MSC v.1929 64 bit (AMD64)]
# Embedded file name: main.py

Unsupported Python version, 3.9.0, for decompilation


# Unsupported bytecode in file .\pycfile_tmp\main.pyc
# Unsupported Python version, 3.9.0, for decompilation

由于我使用的是 3.9.0 版本,uncompyle6 不再支持 decompilation,有兴趣的朋友可以去试试。

在线工具

我们也可以使用一些在线工具进行解密,比如:ctfever.uniiem.com/tools/pyc-decompiler

可能遇到的问题

PYZ-00.pyz_extracted 文件为空

构建 .exe 文件 Python 版本和解压包时使用的版本不一致,比如我使用 Python 2.7 进行解包:

>Python .\pyinstxtractor.py .\main.exe

[*] Processing .\main.exe
[*] Pyinstaller version: 2.1+
[*] Python version: 312
[*] Length of package: 7675728 bytes
[*] Found 60 files in CArchive
[*] Beginning extraction...please standby
[!] Warning: The script is running in a different python version than the one used to build the executable
    Run this script in Python312 to prevent extraction errors(if any) during unmarshalling
[!] Unmarshalling FAILED. Cannot extract PYZ-00.pyz. Extracting remaining files.
[*] Successfully extracted pyinstaller archive: .\main.exe

You can now use a python decompiler on the pyc files within the extracted directory

# 查看解压后的文件
\print-student\main.exe_extracted\PYZ-00.pyz_extracted> ls
\print-student\main.exe_extracted\PYZ-00.pyz_extracted>

如何防止exe被反编译

我们可以在打包命令后面添加 --key 参数来进行加密,例如:

 pyinstaller --onefile   -p venv/Lib/site-packages .\print-student\main.py --key '1234'

再次解压,抽取的中间结果变为了 .pyc.encrypted,无法正常反编译。

思考

Bytecode encryption was removed in PyInstaller v6.0. Please remove your --key=xxx argument. For the rationale and alternatives see https://github.com/pyinstaller/pyinstaller/pull/6999

可以看到在 PyInstaller v6.0 加密参数已经被废弃,大家可以思考一下原因。

总结

反编译 Python 可执行文件可以帮助我们理解程序的工作原理和逻辑,但在实践中可能会受到许多因素的限制。对于复杂的程序,反编译可能只是了解其工作原理的第一步,可能需要进一步的分析和研究。最后,我们需要明白技术没有好坏,需要谨守道德和法律的底线。

到此这篇关于详解如何将Python可执行文件(.exe)反编译为Python脚本的文章就介绍到这了,更多相关Python可执行文件反编译为脚本内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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