WhaleCTF 密码学_Writeup

期末事情有点多，新年放一波完整wp

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Death_Chain

夏多密码，对照翻译即可，参考链接如下
https://www.33iq.com/group/topic/242254/
PS:所有的变换都要以原图中的为准，而不是基于上一次变换

先有什么

对着键盘画圈圈

检查符号

摩斯密码，写个替换脚本再翻译即可

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__: Pad0y

import re
s = "o00。o。o0oo。0o0o。000。00。o。0。000。ooo0。o。0o。oo0。ooo。0o0o。0。oo0o"
a = ["。", "o","0"]
b = [" ", ".","-"]
dic = dict(zip(a,b))
pattern = re.compile('(' + '|'.join(a) + ')')
s = pattern.sub(lambda a:dic[a.group()], s)
print(s)

德军密码

费娜姆密码，密文每7个一组，与密钥进行异或处理，详情看这里，脚本如下

# coding=utf-8
# __author__: Pad0y

import re


def b2ten(string):
    split = re.findall(r'.{7}', string)
    ten = []
    for i in split:
        ten.append(int(i, base=2))
    return ten

bin_t= '0000011000000000101010110111001011000101100000111001100100111100111001'
private_key= 'helloworld'
b2ascii = map(ord, private_key)
a_ten = b2ten(bin_t)
c = []
for i in range(len(a_ten)):
    c.append(a_ten[i] ^ b2ascii[i])
print ''.join(map(chr, c))

密钥生成

找个工具算下

规则很公平

tips是公平的游戏规则，想到了Playfair密码，也是一种古典密码，基于字符替换的密码。参考如下

Playfair算法是基于一个5*5的字母矩阵，
题目中CGOCPMOFEBMLUNISEOZY是密文，
关键词矩阵题目已经构造好了，比较省事。

• 矩阵构造规则

按从左到右、从上到下顺序
填入关键词的字母(去除重复字母)后
将字母表其作余字母填入

• 加密规则

Playfair加密算法是先将明文按两个字母一组进行分组，然后在矩阵中找对应的密文。

取密文的规则如下：
- 若明文出现相同字母在一组，则在重复的明文字母中插入
  一个填充字母(eg:z)进行分隔后重新分组(eg: balloon被重新分组为ba lz lo on)
  
- 若分组到最后一组时只有一个字母，则补充字母z
  若明文字母在矩阵中同行，则循环取其右边下一个字母为密文
  (矩阵最右边的下一个是最左边的第一个)(eg: ar被加密为RM)
  
- 若明文字母在矩阵中同列，则循环取其下边下一个字母为密文
  (矩阵最下边的下一个是最上边的第一个)(eg: mu被加密为CM)
  
- 若明文字母在矩阵中不同行不同列，则取其同行且与同组另一字
  母同列的字母为密文(eg: hs被加密为BP，ea被加密为IM或JM)

为了方便用numpy构造下5*5的关键词矩阵(其实是懒的画图)

# coding=utf-8
# __author__: Pad0y

import numpy as np
s = 'CULTREABDFGHIKMNOPQSVWXYZ'
print(np.array(list(s)).reshape(5, 5))

"""
手动解密对照如下，python两行代码的事情（pycipher）

[['C' 'U' 'L' 'T' 'R']
 ['E' 'A' 'B' 'D' 'F']
 ['G' 'H' 'I' 'K' 'M']
 ['N' 'O' 'P' 'Q' 'S']
 ['V' 'W' 'X' 'Y' 'Z']]
 """
# 从矩阵可以看出密钥是CULTRE
# CG OC PM OF EB ML UN IS EO ZY

栅栏加密

根据题目描述是分成了3根栅栏，将密文每3个字符一组，将第一列与第二列换一下位置(用notepad/sublime的列编辑模式很容易做到)，得到如下

duJ
mZl
V2Y
uVW
dkx
XXs
N2e
D1V
V59
EXs
Z2d
7ZW
SlN
Vbr
9me
DNS
alF
GX9
F1

然后将所得到的字符串从上到下从左至右组合在一起再base64解码即可
numpy很容易就可以实现转换过程，解密脚本如下

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__: Pad0y

import numpy as np
import base64

s = 'udJZml2VYVuWkdxXXs2Ne1DV5V9XEs2ZdZ7WlSNbVrm9eNDSlaFXG91F*'  # 字符串末尾补充*,构造19*3的矩阵
arr = np.array(list(s)).reshape(19, 3).T  # 矩阵转置
arr[[0, 1], :] = arr[[1, 0], :]  # 交换第一行和第二行的数据
f = arr.flat  # 数组扁平化
tmp = ''
for item in f:
    tmp += item
dec = base64.b64decode(tmp[:len(tmp)-1])  # 去掉补充的字符再解码
print(dec)

小明入侵

思路就是对管理员密码进行穷举加密，再和所给的部分md5比较，由于md5的特性若是前10位符合基本就是所得密码，爆破脚本如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__: Pad0y

import string
import hashlib

s = 'a74be8e20b'
chars = string.ascii_letters + string.digits  # 构造字符集
for i in chars:
    for j in chars:
        for k in chars:
            for n in chars:
                psw = 'key{' + i + j + k + n + '}'
                md5 = hashlib.md5(psw.encode(encoding='utf-8')).hexdigest()
                if s in md5:
                    print(psw, md5)

数学小问题

这道题被坑的不惨，一开始没注意密文还夹杂着个1，看到图片很容易想到是仿射密码，但是仿射密码不可能存在数字。仿射密码m在这里限制为26，因此a的乘法逆元可能性只有12种，算上b偏移量26，密钥空间为12*26=312个，懒得写算法，直接调用解密网站接口爆破。为了不增加网站负担，只放部分源码，提供密钥K(5,8)

关于仿射密码详见此处

求a逆元函数如下

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__: Pad0y

import math
from Crypto.Util.number import inverse


def rev_a(m):
    a = []  # a 与 26互模集合
    rev_a = []  # 逆元集合
    for i in range(1, m + 1):
        if math.gcd(i, m) == 1:
            a.append(i)
    for i in a:
        rev_a.append(inverse(i, m))
    return rev_a

此处应写

_____*((__//__+___+______-____%____)**((___%(___-_))+________+(___%___+_____+_______%__+______-(______//(_____%___)))))+__*(((________/__)+___%__+_______-(________//____))**(_*(_____+_____)+_______+_________%___))+________*(((_________//__+________%__)+(_______-_))**((___+_______)+_________-(______//__)))+_______*((___+_________-(______//___-_______%__%_))**(_____+_____+_____))+__*(__+_________-(___//___-_________%_____%__))**(_________-____+_______)+(___+_______)**(________%___%__+_____+______)+(_____-__)*((____//____-_____%____%_)+_________)**(_____-(_______//_______+_________%___)+______)+(_____+(_________%_______)*__+_)**_________+_______*(((_________%_______)*__+_______-(________//________))**_______)+(________/__)*(((____-_+_______)*(______+____))**___)+___*((__+_________-_)**_____)+___*(((___+_______-______/___+__-_________%_____%__)*(___-_+________/__+_________%_____))**__)+(_//_)*(((________%___%__+_____+_____)%______)+_______-_)**___+_____*((______/(_____%___))+_______)*((_________%_______)*__+_____+_)+___//___+_________+_________/___

看起来是个数学填空题，口算是不存在的，上脚本

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__: Pad0y

with open('txt', 'r') as f:
    s = f.read()
count = 0
exp = ''
for i in s:
    if i is s[0]:
        count += 1
    else:
        if count != 0:
            exp += str(count)
            count = 0
            exp += i
        else:
            exp += i

if count != 0:
    exp += str(count)
exp = exp.replace('//', '/')  # 文本中除号做转义需要去掉
print(exp + '\n' * 4, int(eval(exp)))

"""
提交结果不对折腾了半小时，丢到小葵做各种蜜汁转换，得到key
只需要转为16进制再转字符即可
"""

后来发现个更骚气的东西，下划线个数代表对应数字，不用爆破

import binascii
_ = 1
__ = 2
___ = 3
____ = 4
_____ = 5
______ = 6
_______ = 7
________ = 8
_________ = 9

a = _____*((__//__+___+______-____%____)**((___%(___-_))+________+(___%___+_____+_______%__+______-(______//(_____%___)))))+__*(((________/__)+___%__+_______-(________//____))**(_*(_____+_____)+_______+_________%___))+________*(((_________//__+________%__)+(_______-_))**((___+_______)+_________-(______//__)))+_______*((___+_________-(______//___-_______%__%_))**(_____+_____+_____))+__*(__+_________-(___//___-_________%_____%__))**(_________-____+_______)+(___+_______)**(________%___%__+_____+______)+(_____-__)*((____//____-_____%____%_)+_________)**(_____-(_______//_______+_________%___)+______)+(_____+(_________%_______)*__+_)**_________+_______*(((_________%_______)*__+_______-(________//________))**_______)+(________/__)*(((____-_+_______)*(______+____))**___)+___*((__+_________-_)**_____)+___*(((___+_______-______/___+__-_________%_____%__)*(___-_+________/__+_________%_____))**__)+(_//_)*(((________%___%__+_____+_____)%______)+_______-_)**___+_____*((______/(_____%___))+_______)*((_________%_______)*__+_____+_)+___//___+_________+_________/___
a = hex(a)[2:][:-1]
a = binascii.a2b_hex(a)
print a

RSA分解

解压得到密文和公钥，对公钥解析得到e = 65537(0x10001)
n=0xA41006DEFD378B7395B4E2EB1EC9BF56A61CD9C3B5A0A73528521EEB2FB817A7

用msieve（yafu也行）分解n得到
p = 258631601377848992211685134376492365269
q = 286924040788547268861394901519826758027

脚本如下

RSA分解

• 解题思路：给出了公钥对对密文进行遍历解密即可

N = 920139713 E = 19,分解N，得到

fac: factoring 920139713
fac: using pretesting plan: normal
fac: no tune info: using qs/gnfs crossover of 95 digits
div: primes less than 10000
fmt: 1000000 iterations
Total factoring time = 0.0421 seconds
***factors found***
P5 = 49891
P5 = 18443
ans = 1

可求出d=96849619 所以私钥为(920139713,96849619)

# -*- coding: UTF-8 -*-
# __author__:Pad0y
n = 920139713
d = 96849619
result = []
with open("rsa.txt") as f:
    for i in f:
        result.append(chr(pow(int(i),d,n)))
print(result)

只有密文

• 唯密文攻击

思路：计算q=n/p,对比找出小的那个质数，找到n与200组密文的最大公约数即相当于对n做了分解

1. 把文本里第一个数据去掉，剩下200个密文，计算p

# -*- coding: UTF-8 -*-
# __author__:Pad0y

import re

with open('ciphertext.txt', 'r') as f:
    content = f.readlines()
    e = []
    for line in content:
        res = re.findall('^\d+', line)
        if len(res) > 0:
            e.append(int(res[0]))

n = 135176830582884945708175419898330054260341730432046991449072509302750602166218145078102928897914789996197402658592881347572949256377161172079344803330624352445165759925647345536051853372740246104804540179716136644319380454884518397455488002758429914465640804944658049262500561494830899678619427468784748988379


def divisors(m, n):
    c = 1
    while c != 0:
        c = m % n
        m = n
        n = c
    return m


if __name__ == '__main__':
    for i in range(len(e)):
        print(str(i + 1) + ':' + str(divisors(n, e[i])))

最后只有第96组和n最大公约数不是1，即p=13038371855775914836995578093728166671103633520203033965827703187246607207039273968425501296569317295959057439253867586769212037981452712871242668046329877

2. 计算q

q=n/p，得到q=10367615840240242845371941453623373821227053765532752994306127876946421006862147600725324340607889088707606730457021312059130583835286311559997627141422127

3. 比较大小，得到q比较小，进行md5加密

# -*- coding: UTF-8 -*-
# __author__: Pad0y

import hashlib

q = 10367615840240242845371941453623373821227053765532752994306127876946421006862147600725324340607889088707606730457021312059130583835286311559997627141422127
m = hashlib.md5()
m.update(str(q).encode('ascii'))
enc = m.hexdigest()
print('key{' + enc[:8] + '}')

算法问题

运行下发现结果和给的enc文本一样，果断把源码上的flag丢上去(捂脸)

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大家来解密

CBC模式的AES加密，AES共有五种加密模式（ECB，CBC，PCBC，CFB，OFB，CTR），其中CBC是公认最安全的模式
KEY=venusCTF-hex IV=123-MD5代表分别把key和偏移量转化为后面格式
IV在md5后长度是32位，需要对key填充之相应位数再编码

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__: Pad0y

import binascii
import hashlib
from Crypto.Cipher import AES

KEY = b'venusCTF'
IV = '123'

iv = hashlib.md5(IV.encode(encoding='utf-8')).hexdigest()
key = (KEY * 4).hex()
c = 'a80d5eb43508e549f83e2e254c0a0f0644be58f453baced4af4777c4cd1b7575'

k = binascii.unhexlify('76656e757343544676656e757343544676656e757343544676656e7573435446')
key_ = binascii.unhexlify(key)
iv_ = binascii.unhexlify(iv)
C = binascii.unhexlify(c)
aes = AES.new(key_, AES.MODE_CBC, iv_)
print(aes.decrypt(C))

RSA专家

得到私钥和密文，丢到openssl

AK