Z3求解约束器
在Python中使用Z3模块,我们的所求结果一般有以下几种数据类型:
Int #整型
Bool #布尔型
Array #数组
BitVec('a',8) #char型
其中BitVec可以是特定大小的数据类型,不一定是8,例如C语言中的int型可以用BitVec('a',32)表示
设未知数的方法:
可以使用'Int','Real','BitVec'等声明一个整数或实数变量,也可以申明一个变量数组
例如:x = Int('x') #这个int不是c/c++中的那个,而仅仅只代表整数
y = Real('y') #**实数**变量(**数学中的**那个实数)
z = BitVec('z',8) #char型
w = BitVec('w',32) #int型
p = Bool('p') #定义布尔型
初始化序列:
flag = []
for i in range(5):
flag.append(BitVec('%d' % i, 8)) #char型
print(flag)
结果为:[0, 1, 2, 3, 4]
flag = []
for i in range(5):
flag.append(BitVec('%d' % i, 32)) #int型
print(flag)
结果为:[0, 1, 2, 3, 4]
Solver()
Solver()命令会创建一个通用求解器,创建后我们可以添加我们的约束条件,进行下一步的求解
add()
add()命令用来添加约束条件,通常在solver()命令之后,添加的约束条件通常是一个逻辑等式
check()
该函数通常用来判断在添加完约束条件后,来检测解的情况,有解的时候会回显sat,无解的时候会回显unsat
model()
在存在解的时候,该函数会将每个限制条件所对应的解集的交集,进而得出正解。
常用求解四步骤:
创建约束求解器
solver = Solver()
添加约束条件(这一步是z3求解的关键)
olver.add()
判断解是否存在
if solver.check()==sat:
求解
print solver.model()
例一:
假设有方程组:
30x+15y=675
12x+5y=265
完整代码:
from z3 import *
x = Real('x')
y = Real('y') #设未知数
s = Solver() #创建约束求解器
s.add(30*x+15*y==675)
s.add(12*x+5*y==265) #添加约束条件
if s.check() == sat: #检测是否有解
result = s.model()
print result #若有解则得出解,注意这里的解是等式
else:
print 'no result' #无解则打印no result
例二:
>>> from z3 import *
>>> x = Int('x')
>>> y = Int('y')
>>> a = Real('a')
>>> b = Real('b')
>>> c = Real('c')
>>> d = Real('d') #设未知数
>>> s = Solver() #创建约束求解器
>>> s.add(a + b == 12) #在约束求解器下添加约束条件
>>> s.add(c - d == 9)
>>> s.add(a + c == 22)
>>> s.add(b + d == 12)
>>>
>>> print(s.check()) #检测是否有解
sat
>>> print(s.model()) #打印出求解的结果
[b = 11/2, a = 13/2, d = 13/2, c = 31/2]
>>> p = Solver()
>>> p.add(x + y == 1567856551)
>>> p.add(x - y == 6535435)
>>> p.check()
sat
>>> p.model()
[x = 787195993, y = 780660558]
例三:
例题:一道题目的脚本
#总共分成4个阶段:初始化,创建约束求解器和增加约束条件(关键就在这里),检测是否有解,打印结果
from z3 import * #若导入了模块但没有使用则是这种灰色
arr1 = [0X7A,0XCF,0X8C,0X95,0X8E,0XA8,0X5F,0XC9,0X7A,0X91,0X88,0XA7,0X70,0XC0,0X7F,0X89,0X86,0X93,0X5F,0XCF,0X6E,0X86,
0X85,0XAD,0X88,0XD4,0XA0,0XA2,0X98,0XB3,0X79,0XC1,0X7E,0X7E,0X77,0X93]
arr2 = [0x10,0x08,0X08,0x0E,0X06,0X0B,0X5,0X17,0X05,0X0A,0X0C,0X17,0X0E,0X17,0X13,0X07,0X08,0X0A,0X04,0X0D,0X16,0X11,0X0B,
0X16,0X06,0X0E,0X02,0X0B,0X12,0X09,0X05,0X08,0X08,0X0A,0X10,0X0D]
arr3 = [8,1,7,1,1,0,4,8,1,2,3,9,3,8,6,6,4,8,3,5,7,8,8,7,0,9,0,2,3,4,2,3,2,5,4,0]
#学会了idapython将其提取出来,arr1对应v8,arr2对应v9,arr3对应unk_602080
temp = [BitVec('%d' % i, 8) for i in range(36)] #初始化序列
s = Solver() #创建约束求解器
for i in range(36):
s.add(temp[i] <127) #添加约束条件①
s.add(temp[i] >=32)
#接下来还原代码
ptr = [0]*36
v7 = [0]*36 #最开始的两个变换之后的数组
one = [0]*36
two = [0]*36 #这两个用来存放对应的两个函数的结果
for i in range(36):
ptr[i] = temp[i] >> 4
v7[i] = temp[i] & 15
for i in range(6):
for j in range(6):
for k in range(6):
one[6*i+j] += ptr[6*i + k] * arr3[6*k+j]
for i in range(6):
for j in range(6):
two[6*i+j] = v7[6*i+j] + arr3[6*i+j]
#代码还原结束
for i in range(36): #添加约束条件②
s.add(one[i] == arr1[i])
s.add(two[i] == arr2[i])
flag = []
strflag = ''
if s.check() == sat: #检测是否有解
result = s.model()
for i in temp: #因为最后得出的是等式,先遍历temp,把temp的每个依次赋给i
flag.append(result[i]) #然后找到每个temp对应的解,附加到空列表的后面
print(flag)
else:
print('无解')
result = [104, 103, 97, 109, 101, 123, 49, 95, 116, 104, 105, 110, 107, 95, 77, 97, 116, 114, 49, 120, 95, 105, 115, 95, 118, 101, 114, 121, 95, 117, 115, 101, 102, 53, 108, 125]
for i in range(36):
strflag += chr(result[i])
print(strflag)