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总结

古典密码分析思路

CTF 中有关古典密码的题目,通常是根据密文求出明文,因此采用唯密文攻击居多,基本分析思路总结如下:

  1. 确定密码类型:根据题目提示、加密方式、密文字符集、密文展现形式等信息。
  2. 确定攻击方法:包括直接分析、蛮力攻击、统计分析等方法。对于无法确定类型的特殊密码,应根据其密码特性选用合适的攻击方法。
  3. 确定分析工具:以在线密码分析工具与 Python 脚本工具包为主,以离线密码分析工具与手工分析为辅。

以上唯密文攻击方法的适用场景与举例如下:

攻击方法 适用场景 举例
直接分析法 由密码类型可确定映射关系的代换密码 凯撒密码、猪圈密码、键盘密码等
蛮力攻击法 密钥空间较小的代换密码或置换密码 移位密码、栅栏密码等
统计分析法 密钥空间较大的代换密码 简单替换密码、仿射密码、维吉尼亚密码等

实验吧 围在栅栏里的爱

题目描述

最近一直在好奇一个问题,QWE到底等不等于ABC?

-.- .. --.- .-.. .-- - ..-. -.-. --.- --. -. ... --- ---

flag格式:CTF{xxx}

首先,根据密码样式判断是摩斯电码,解密后得到 KIQLWTFCQGNSOO,看着也不像 flag,题目中还有还有栅栏与 QWE到底等不等于ABC,两个都试了试之后,发现是先 QWE 然后栅栏可得到结果。

首先键盘 QWE 解密,试着解密得到 IILYOAVNEBSAHR。继而栅栏解密得到 ILOVESHIYANBAR

2017 SECCON Vigenere3d

程序如下

# Vigenere3d.py
import sys
def _l(idx, s):
    return s[idx:] + s[:idx]
def main(p, k1, k2):
    s = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz_{}"
    t = [[_l((i+j) % len(s), s) for j in range(len(s))] for i in range(len(s))]
    i1 = 0
    i2 = 0
    c = ""
    for a in p:
        c += t[s.find(a)][s.find(k1[i1])][s.find(k2[i2])]
        i1 = (i1 + 1) % len(k1)
        i2 = (i2 + 1) % len(k2)
    return c
print main(sys.argv[1], sys.argv[2], sys.argv[2][::-1])

$ python Vigenere3d.py SECCON{**************************} **************
POR4dnyTLHBfwbxAAZhe}}ocZR3Cxcftw9

解法一

首先,我们先来分析一下 t 的构成 $$ t[i][j]=s[i+j:]+s[:i+j] \ t[i][k]=s[i+k:]+s[:i+k] $$

t[i][j][k]t[i][j] 中的第 k 个字符,t[i][k][j]t[i][k] 中的第 j 个字符。无论是 i+j+k 是否超过 len(s) 两者都始终保持一致,即 t[i][j][k]=t[i][k][j]

故而,其实对于相同的明文来说,可能有多个密钥使其生成相同的密文。

然而上面分析就是单纯地分析而已,,下面开始正题。

不难看出,密文的每一位只与明文的相应位相关,而且,密钥的每一位的空间最大也就是 s 的大小,所以我们可以使用爆破来获取密钥。这里根据上述命令行提示,可以知道密钥长度为 14,恰好明文前面7个字节已知。恢复密钥的 exp 如下

def get_key(plain, cipher):
    s = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz_{}"
    t = [[_l((i + j) % len(s), s) for j in range(len(s))]
         for i in range(len(s))]
    i1 = 0
    i2 = 0
    key = ['*'] * 14
    for i in range(len(plain)):
        for i1 in range(len(s)):
            for i2 in range(len(s)):
                if t[s.find(plain[i])][s.find(s[i1])][s.find(s[i2])] == cipher[
                        i]:
                    key[i] = s[i1]
                    key[13 - i] = s[i2]
    return ''.join(key)

恢复明文的脚本如下

def decrypt(cipher, k1, k2):
    s = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz_{}"
    t = [[_l((i + j) % len(s), s) for j in range(len(s))]
         for i in range(len(s))]
    i1 = 0
    i2 = 0
    plain = ""
    for a in cipher:
        for i in range(len(s)):
            if t[i][s.find(k1[i1])][s.find(k2[i2])] == a:
                plain += s[i]
                break
        i1 = (i1 + 1) % len(k1)
        i2 = (i2 + 1) % len(k2)
    return plain

得到明文如下

➜  2017_seccon_vigenere3d git:(master) python exp.py
SECCON{Welc0me_to_SECCON_CTF_2017}
解法二

关于此题的分析:

  1. 考虑到在程序正常运行下,数组访问不会越界,我们在讨论时做以下约定:$ arr[index] \Leftrightarrow arr[index \% len(arr)] $
  2. 关于 python 程序中定义的 _l 函数,发现以下等价关系:$ _l(offset, arr)[index] \Leftrightarrow arr[index + offset] $
  3. 关于 python 的 main 函数中三维矩阵 t 的定义,发现以下等价关系:$ t[a][b][c] \Leftrightarrow _l(a+b, s)[c] $
  4. 综合第 2 第 3 点的观察,有如下等价关系:$ t[a][b][c] \Leftrightarrow s[a+b+c] $
  5. 我们将 s 视为一种编码格式,即:编码过程 s.find(x),解码过程 s[x]。并直接使用其编码结果的数字替代其所代指的字符串,那么加密过程可以用以下公式表示:
  6. $ e = f + k1 +k2 $
  7. 其中,e 是密文,f 是明文,k1 与 k2 是通过复制方法得到、与 f 长度一样的密钥,加法是向量加

所以我们只需要通过计算 k1+k2 ,模拟密钥,即可解密。关于此题的解密 python 脚本:

# exp2.py
enc_str = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz_{}'
dec_dic = {k:v for v,k in enumerate(enc_str)}
encrypt = 'POR4dnyTLHBfwbxAAZhe}}ocZR3Cxcftw9'
flag_bg = 'SECCON{**************************}'

sim_key = [dec_dic[encrypt[i]]-dec_dic[flag_bg[i]] for i in range(7)] # 破解模拟密钥
sim_key = sim_key + sim_key[::-1]

flag_ed = [dec_dic[v]-sim_key[k%14] for k,v in enumerate(encrypt)] # 模拟密钥解密
flag_ed = ''.join([enc_str[i%len(enc_str)] for i in flag_ed]) # 解码
print(flag_ed)

得到明文如下:

$ python exp2.py
SECCON{Welc0me_to_SECCON_CTF_2017}

消失的三重密码

密文

of zit kggd zitkt qkt ygxk ortfzoeqs wqlatzwqssl qfr zvg ortfzoeqs yggzwqssl. fgv oy ngx vqfz zg hxz zitd of gft soft.piv dgfn lgsxzogfl qkt zitkt? zohl:hstqlt eiqfut zit ygkd gy zit fxdwtk ngx utz.zit hkgukqddtkl!

使用 quipquip 直接解密。


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