CTF-密码学 学习笔记

古典密码学

单表替换

简单介绍

• 特点：明文和密文一一对应。
• 密钥空间小的情况下，暴力破解。
• 密文足够长的时候，采用词频分析。
• 特征：一般只能加密字母，不会加密特殊符号，且不会变换字母顺序，加密过后大概率第四或第五位为“{”。

常见单表替换密码

1. 凯撒密码(Caesar)：按照字母表顺序向前（后）移动固定数目；
   在线加解密：http://planetcalc.com/1434/
2. ROT13：特殊的凯撒密码；
3. 埃特巴什码(Atbash Cipher)：第一个字母对应最后一个字母，第二个对应倒数第二个；
4. 简单替换密码：替换密码表没有规律，利用词频分析破解；
5. 仿射密码：通过数学函数建立字母映射（一元一次函数）；
6. 培根密码 (Baconian Cipher )：每个明文字母被一个由5字符(a,b)组成的序列替换。
   在线加解密：http://rumkin.com/tools/cipher/baconian.php
   通常查表直接解：
   http://blog.csdn.net/qq_39455664/article/details/78344952

多表替换

简单介绍

• 特点：明文和密文不在一一对应。
• 基本不能用词频分析。

常见多表替换密码

1. 维吉尼亚密码(Vigenere) ：使用一系列凯撒密码组成密码字母表的加密算法，行对应明文，列对应密钥；
2. 棋盘密码(Polybius)：一般是将给定的明文加密为两两组合的数字（或ADFGX），例，明文HELLO，加密后23 15 31 31 34。

其它密码

1. 栅栏密码：明文分成n个一组，取每组的第i个字组成第i段密文，最后将多段组合在一起，栅栏的栏数就是分组个数；
2. 猪圈密码(Pigpen)：别称朱高密码、共济会密码、九宫格密码，一格子为基础的简单替代式密码。在线加解密：http://www.simonsingh.net/The_Black_Chamber/pigpen.html
3. 云影密码：01248密码，用01248四个数字，其中 0 用来表示间隔，其他数字以加法可以表示出 如：28=10，124=7，18=9，再用 1->26 表示 A->Z。
4. 摩斯密码：摩尔斯电码（又译为摩斯密码，Morse code）是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。只有.（点）和-（划）
   在线加解密：https://www.bejson.com/enc/morse/
5. JSFuck： JSFuck 可以只用 6 个字符 !+ 来编写 JavaScript 程序。
   在线加解密：http://www.jsfuck.com/
6. BrainFuck和ook：是一种极小化的计算机语言。
   在线加解密：https://www.splitbrain.org/services/ook

现代密码学

基础

• 对称加密：加密和解密采用同一密钥。
• 非对称加密：使用一堆密钥，分为公私钥，公钥加（解）密，私钥解（加）密。

DES加密（对称加密）

简单介绍

1. 密钥是56比特，明文为64比特。
2. DES的基本结构是Feistel网络；DES是一种16轮的Feistel网络；子密钥每轮都会变；
3. Feistel网络特质：
   • 轮数任意增加；
   • 加密解密结构相同；
   • 解密密钥倒着输入即可；
   • 任何函数都可以作为轮函数。

DES攻击

1. 差分攻击：改变一部分明文并分析密文如何改变。
2. 线性攻击：将明文和密文的对应比特进行异或并计算结果为0的概率。

RSA加密（非对称加密）

简单介绍

1. RSA可以被用于加密解密，密钥交换，数字签名；基于大数分解难题；

2. 生成公私钥的步骤：

   • 随机生成两个素数p,q;
   • 计算N = p·q和欧拉函数φ(N)=(p-1)(q-1);
   • 随机选择一个加密密钥e，这里1
   • 求解e·d=1 mod φ(N) 且 0≤d≤N （乘法逆元）；
   • 发布加密密钥公钥KU = {e，N}；
   • 保密解密密钥私钥KR = {d，N}。

3. 加密：

   $$C=M^e(modN);$$

4. 解密：

   $$M=C^d(modN)$$

5. 题型：

   • 直接解密（已知p，q，求d）；
   • N相关攻击：
     • 分解N，最大素数公约数；
     • 共模攻击：RSA体系在生成密钥的过程中使用了相同的模数n；
   • e相关攻击：
     • 小指数e攻击：直接爆破；
     • 低加密指数广播攻击；