4. Crypto入门

密码学概述

古典密码

单表替换加密

在单表替换加密中,所有的加密方式几乎都有一个共性,那就是明密文一一对应。

在密文长度足够长的时候,可以使用词频分析进行破解。

如:凯撒密码、埃特巴什码、仿射密码

多表替换加密

使用多个不同的字母表(替换表)来加密明文,从而增强安全性、抵抗频率分析攻击。

如:维吉尼亚密码

奇奇怪怪的加密方式

现代密码

对称加密

主要分为两种方式:

分组密码,又称为块密码。(所谓块加密就是每次加密一块明文)

序列密码,又称为流密码。(流密码的密钥派生自一个较短的密钥,派生算法通常为一个伪随机数生成算法。)

以 DES,AES,RC4 为代表。

非对称加密

以 RSA,ELGamal,椭圆曲线加密为代表。

哈希函数

以 MD5,SHA-1,SHA-512等为代表。

数字签名

以 RSA 签名,ELGamal 签名,DSA 签名为代表。

古典密码

base加密

base64

原理：把3个8位字节转为4个6位的字节，之后在6位的前面补两个0。

当六位全为 1时:111111 对应 ascii 值 63

1
2
3
4
5
6
7


源文本:The
对应 ascii 码:84 104 101
8 位 binary :01010100 01101000 01100101
6 位 binary :010101 000110 100001 100101
高位补 0:00010101 00000110 00100001 00100101
对应 base64 码表:21 6 33 37
查表:VGhl

通常使用在线网站进行base64加解密。

https://cyberchef.org/

例题：base64、base64(2)

base64

flag{do_you_know_base64_encode}

base64(2)

需要使用题目所给的码表，填到cyberchef的Alphabet中即可

flag{hello_world_base64!}

base32

例题：base32

flag{hello_base32}

base16

例题：base16

flag{easy0_b4sel6!}

凯撒密码

凯撒密码就是把字幕按照顺序移位，key就是移动的位数

例题：凯撒大帝

建议使用https://ctf.bugku.com/tool/caesar的枚举功能

flag{normal_caesar}

维吉尼亚密码

维吉尼亚密码（Vigenère Cipher）是一种经典的多表替换密码，通过动态改变凯撒移位量，大幅提升了古典密码的安全性。

它本质是多个凯撒密码的组合：

用一个密钥词（如 LEMON）控制每一位的移位量。
每个密钥字母对应一个移位值（A=0, B=1, …, Z=25）。
加密时，明文 + 密钥（模 26）；解密时，密文 − 密钥（模 26）。

加密步骤（示例）

以明文 ATTACK、密钥 LEMON 为例：

对齐：密钥重复至与明文等长

1
2


明文：A T T A C K
密钥：L E M O N L

转数字（A=0）

1
2


明文：0 19 19 0 2 10
密钥：11 4 12 14 13 11

相加并模 26

1
2
3
4


0+11=11 → L
19+4=23 → X
19+12=31 mod26=5 → F
...

结果：密文 LXFOPV

例题：Vigenere

https://ctf.bugku.com/tool/vigenere

flag{easy_Vigenere}

摩斯密码

应该没人不知道把，略

培根密码

培根密码常用两种不同元素代指二进制中的0和1，甚至可以是两种字体、字号、粗细、大小写等

例题：培根

flag{bacniancpher}

其他密码

base100

https://ctf.bugku.com/tool/base100

例题：一百

flag{b@se_loo}

核心价值观编码

例题：社会主义核心价值观

https://ctf.bugku.com/tool/cvecode

flag{hacking_is_a_journey_not_a_destination}

与佛论禅

例题：与佛论禅

https://my.chenyu.me/buddha/

flag{stay_curious_and_keep_experimenting}

盲文

https://www.lddgo.net/common/braille

手机键盘密码

通常以两个数字为一组，第一个数字是所在格子，第二个数字是在当前各自的第几个字母

如 23指的是 C 61指的是M

电脑键盘密码

通常是若干个字符为一组，实际明文指的是在键盘上被这些字符所包裹的那个字符，如：

1
2
3
4
5
6


wazxde		
S
4edft5
r
uhnmki
j

古埃及象形文字

提瓦特文

标准银河文字

颜文字（AA编码）

例题：颜文字

http://www.hiencode.com/aaencode.html

flag{js_da_fa_hao}

Brainfuck

例题：brainfuck

https://ctf.bugku.com/tool/brainfuck

flag{99754106633f94d350db34d548d6091a}

jsfuck

例题：jsfuck

http://www.hiencode.com/jsfuck.html

flag{3e8b4c45d}

现代密码

RC4

RC4 是一种流密码，属于对称加密算法，特点是极快、极简单、历史极长。

用一个密钥生成一串伪随机密钥流
明文与密钥流做异或（XOR） 得到密文
解密一模一样：密文再异或一次密钥流就还原

例题：RC4

http://www.hiencode.com/rc4.html

flag{knowledge_gained_is_power_unlocked}

DES

DES 是经典的分组密码
把明文每 64 位（8 字节）分成一组
用 56 位密钥 对每组做复杂的置换、代换（16 轮加密）
输出也是 64 位一组的密文

ECB模式

ECB即 Electronic CodeBook 电子密码本模式

规则：

把明文切成 64 位一组
每组独立用 DES 加密
最后把密文组拼起来

例如：

明文：AAAAAAAA BBBBBBBB AAAAAAAA

用 DES+ECB 加密：

第 1 组 AAAAAAAA → 密文 X
第 2 组 BBBBBBBB → 密文 Y
第 3 组 AAAAAAAA → 密文 还是 X

特点：相同明文块 → 相同密文块

例题：DES

https://www.toolhelper.cn/SymmetricEncryption/DES

选择模式ECB，填充模式PKCS7，格式Hex

flag{collaboration_creativity_and_coding}

CBC模式

CBC 即 Cipher Block Chaining 密码分组链接模式

当前明文块先和前一个密文块异或
再用 DES 加密

因为每一组都依赖前一组（类似区块链），

所以：相同明文，在不同位置 → 密文一定不同

CFB/OFB/CTR模式

CFB：流密码、串行、有错误传播
OFB：流密码、无错误传播
CTR：流密码、并行最快、现代最爱

AES

例题：AES

https://www.toolhelper.cn/SymmetricEncryption/AES

模式CFB，填充None，格式Hex

flag{every_line_of_code_counts}

RSA

RSA解密常用下面的工具进行：

https://pan.baidu.com/s/1sIcFvRvrPWpKVBA-r7b7EA?pwd=ruzh

知识铺垫

RSA 是非对称加密：

有公钥（随便给别人）
有私钥（自己藏好）
用公钥加密 → 只能私钥解密
用私钥签名 → 只能公钥验证

安全来自：大数分解很难（两个大质数相乘容易，反过来拆很难）。

原理：

选两个不同质数 p、q
算 n = p × q
算欧拉函数 φ(n) = (p-1)(q-1)
选公钥指数 e：1 <e < φ(n)，且与 φ(n) 互质（常用 e=65537）
算私钥指数 d：d 是 e 在模 φ(n) 下的逆元即：(e × d) mod φ(n) = 1

公钥：(e, n)
私钥：(d, n)

加密：$ C=M^emod\ n $

解密：$ M=C^d mod\ n $

简单示例

我们用很小的质数演示：
① 选质数
p = 11q = 17
② 算 n
n = 11 × 17 = 187
③ 算 φ(n)
φ(n) = (11-1)(17-1) = 10 × 16 = 160
④ 选 e
e 要和 160 互质，随便选一个：e = 3（满足 gcd (3,160)=1）
⑤ 算 d
求 d 使 (3×d) mod 160 = 1得：d = 107

加密 / 解密演示：
设明文 M = 5（必须小于 n）
加密（公钥 3, 187）
C = 5³ mod 187 = 125
解密（私钥 107, 187）
M = 125¹⁰⁷ mod 187 = 5
成功还原！

dpdq泄露

例题：dqdp泄露

打开上面给出的工具，进入IDE选项卡，在【脚本】中选择基础脚本-dpdp泄露.py

更改脚本中的几个数值，然后右键运行即可。

即下面的脚本：

 1
 2
 3
 4
 5
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13
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20


import gmpy2
import libnum

p = 8637633767257008567099653486541091171320491509433615447539162437911244175885667806398411790524083553445158113502227745206205327690939504032994699902053229
q = 12640674973996472769176047937170883420927050821480010581593137135372473880595613737337630629752577346147039284030082593490776630572584959954205336880228469
c = c = 24722305403887382073567316467649080662631552905960229399079107995602154418176056335800638887527614164073530437657085079676157350205351945222989351316076486573599576041978339872265925062764318536089007310270278526159678937431903862892400747915525118983959970607934142974736675784325993445942031372107342103852
dp = 6500795702216834621109042351193261530650043841056252930930949663358625016881832840728066026150264693076109354874099841380454881716097778307268116910582929
dq = 783472263673553449019532580386470672380574033551303889137911760438881683674556098098256795673512201963002175438762767516968043599582527539160811120550041
def decrypt(dp, dq, p, q, c):
    InvQ = gmpy2.invert(q, p)
    mp = pow(c, dp, p)
    mq = pow(c, dq, q)
    m = (((mp - mq) * InvQ) % p) * q + mq
    print(mp - mq)
    print(libnum.n2s(int(m)).decode())
decrypt(dp, dq, p, q, c)
# m=pow(c,dp,p)
# m=pow(c,dq,q)
# #前提就是 m<p,m<q
# print(libnum.n2s(m))

noxCTF{W31c0m3_70_Ch1n470wn}

dp 泄露

打开工具

填入已知的e、n、c

右键选择分解模数（N），在弹出的N分解工具中输入框填写N的值，点击下面的本地DB查询按钮

将得到的p和q复制到左边的$ Prime(P,Q) $框中，只填写数值，中间用英文逗号隔开

右键，计算私钥(D)

右键，计算明文(M)

点击工具栏中的【常规】- (M)数字»字符，得到flag

flag{wow_leaking_dp_breaks_rsa?_98924743502}

e与phi不互素

打开工具

填入已知的p,q,e,c

选择【模式】- e Φ不互素，得到明文M

点击工具栏中的【常规】- (M)数字»字符，得到flag

flag{1f803313-8999-4ec3-abc6-907a10fde606}

共模攻击

打开上面给出的工具，进入IDE选项卡，在【脚本】中选择基础脚本-共模攻击.py

发现默认脚本数值与当前一致

也可以在RSA选项卡中填入已知的所有值，其中e1,e2都填在$ Public(E) $中，中间英文逗号隔开，c1,c2同理，选择【模式】- 共模攻击，得到明文M

点击工具栏中的【常规】- (M)数字»字符，得到flag

flag{6ed4c74e022cb18c8039e96de93aa9ce}

小e攻击

在RSA选项卡中填入已知的所有值，

选择【模式】- 小e攻击，稍等程序计算，得到明文M

点击工具栏中的【常规】- (M)数字»字符，得到flag

flag{23d5e9dc-cb38-11ea-8d78-dca90498a2db}