CTF入门学习笔记——Crypto密码（现代密码）
文章目录
- CTF入门学习笔记——Crypto密码（现代密码）
-
- 因数分解
-
- 因数分解
- 共享素数
-
- Bigrsa
- 低加密指数攻击（小明文攻击）
-
- crypto5
- 共模攻击
-
- rsa_output
- 广播攻击
-
- Crazy_Rsa_Tech
- 待补充
CTF入门学习笔记——Crypto密码（现代密码）
这篇笔记是我对自己初步学习CTF的一个小总结，主要涉及了Crypto板块的现代密码，其实主要就是RSA。这部分内容比较难，基本上都是数学推导，需要自己来编码来解决问题。在此我们不讨论数学推导，仅仅讲解思路与代码，所以此篇笔记主要起到一个分析总结的作用。
RSA具体的加密以及解密我们也不再赘述，不懂的可以去找资料，有非常多的资料。
因数分解
当N比较小的时候，可以直接通过factordb分解N来获得p，q，进而得到d,起到解密的效果。
接下来我们来看一道例题：
因数分解
题目：[BUUCTF在线评测 (buuoj.cn)](https://buuoj.cn/challenges#[第六章][6.1.2 RSA基础攻击方式][无flag]因数分解)
我们下载附件，得到一个文本文件，如下所示：
N: 30578675145816634962204467309994126955968568987449100734690153203822106214253
c: 21852302692500130397613525359228623357937591161147471234750883538062728964508
e: 65537
我们观察一下，只告诉了我们N，c，e，而且这个N不是很大，我们试着放入factordb里面分解一下，最后得到了我们需要的q，p：
p = 8767867843568934765983476584376578389
q = 3487583947589437589237958723892346254777
所以我们编写我们的代码来求解m:
from Crypto.Util.number import *
from gmpy2 import *
p = 8767867843568934765983476584376578389
q = 3487583947589437589237958723892346254777
c= 21852302692500130397613525359228623357937591161147471234750883538062728964508
e = 65537
#模逆元
d = invert(e, (p - 1)*(q - 1))
#解密
m = powmod(c, d, p*q)
print(long_to_bytes(m))
最后结果为：
hello!Rsa
共享素数
当同时生成了多个公钥，如果生成的公钥中有两组N使用了相同的素数，我们就能通过这两组N的最大公因数得到p,q，从而获得私钥。
Bigrsa
题目：[羊城杯 2021]Bigrsa | NSSCTF
打开附件得到一个py文件，我们打开看一下。能看到这个应该是两次加密，同时可能生成的公钥中有两组N使用了相同的素数，所以我们尝试共享素数攻击。
from Crypto.Util.number import *
from flag import *
n1 = 103835296409081751860770535514746586815395898427260334325680313648369132661057840680823295512236948953370895568419721331170834557812541468309298819497267746892814583806423027167382825479157951365823085639078738847647634406841331307035593810712914545347201619004253602692127370265833092082543067153606828049061
n2 = 115383198584677147487556014336448310721853841168758012445634182814180314480501828927160071015197089456042472185850893847370481817325868824076245290735749717384769661698895000176441497242371873981353689607711146852891551491168528799814311992471449640014501858763495472267168224015665906627382490565507927272073
e = 65537
m = bytes_to_long(flag)
# 两次加密
c = pow(m, e, n1)
c = pow(c, e, n2)
print("c = %d" % c)
# output
# c = 60406168302768860804211220055708551816238816061772464557956985699400782163597251861675967909246187833328847989530950308053492202064477410641014045601986036822451416365957817685047102703301347664879870026582087365822433436251615243854347490600004857861059245403674349457345319269266645006969222744554974358264
解码结果如下所示：
from Crypto.Util.number import *
n1 = 103835296409081751860770535514746586815395898427260334325680313648369132661057840680823295512236948953370895568419721331170834557812541468309298819497267746892814583806423027167382825479157951365823085639078738847647634406841331307035593810712914545347201619004253602692127370265833092082543067153606828049061
n2 = 115383198584677147487556014336448310721853841168758012445634182814180314480501828927160071015197089456042472185850893847370481817325868824076245290735749717384769661698895000176441497242371873981353689607711146852891551491168528799814311992471449640014501858763495472267168224015665906627382490565507927272073
e = 65537
c = 60406168302768860804211220055708551816238816061772464557956985699400782163597251861675967909246187833328847989530950308053492202064477410641014045601986036822451416365957817685047102703301347664879870026582087365822433436251615243854347490600004857861059245403674349457345319269266645006969222744554974358264
# 求最大公因数
q = GCD(n1,n2)
# 求p1,p2
p1 = n1 // q
p2 = n2 // q
# 两次解密
d1 = inverse(e, (q-1)*(p1-1))
d2 = inverse(e, (q-1)*(p2-1))
print(long_to_bytes(pow(pow(c, d2, n2), d1, n1)))
运行结果如下所示：
b'SangFor{qSccmm1WrgvIg2Uq_cZhmqNfEGTz2GV8}'
低加密指数攻击（小明文攻击）
低加密指数攻击（小明文攻击）是指公钥中的e获得明文m比较小，以至于对N取模不变，就可以直接对密文进行开根操作。
crypto5
题目：SWPUCTF 2021 新生赛]crypto5 | NSSCTF
我们可以看到附件中只有这样一串字母，仔细观察之后，发现应该是小明文攻击：
flag= 25166751653530941364839663846806543387720865339263370907985655775152187319464715737116599171477207047430065345882626259880756839094179627032623895330242655333
n= 134109481482703713214838023035418052567000870587160796935708584694132507394211363652420160931185332280406437290210512090663977634730864032370977407179731940068634536079284528020739988665713200815021342700369922518406968356455736393738946128013973643235228327971170711979683931964854563904980669850660628561419
所以我们编写代码如下：
from Crypto.Util.number import *
from gmpy2 import *
flag= 25166751653530941364839663846806543387720865339263370907985655775152187319464715737116599171477207047430065345882626259880756839094179627032623895330242655333
n= 134109481482703713214838023035418052567000870587160796935708584694132507394211363652420160931185332280406437290210512090663977634730864032370977407179731940068634536079284528020739988665713200815021342700369922518406968356455736393738946128013973643235228327971170711979683931964854563904980669850660628561419
# 小明文一般e都很小，所以我们尝试2到4
for e in range(2,5):
print (long_to_bytes(iroot(flag, e)[0]))
结果如下所示：
b'+S\x19\xd5\xf8\xa1Q\xa4\x1b\x89Q0Fn\x8f[\xb8\xfaj\x0e\x10\xc7\xad\xef0Z;\x93\x82\xb7tNv'
b'NSSCTF{because_i_like}'
b'\x06\x95\x07[#\x97=N\x91\x9e\xb7\xfe\xa5\x99\xb4\xefB'
第二个便是我们需要的flag。
共模攻击
当两组公钥使用相同的模数N、不同的私钥同时对同一组明文进行加密时，就可以通过共模攻击求解明文，同时需要满足两组公钥e是互质的。
rsa_output
题目：[BJDCTF 2020]rsa_output | NSSCTF
打开附件，得到如下信息：
{21058339337354287847534107544613605305015441090508924094198816691219103399526800112802416383088995253908857460266726925615826895303377801614829364034624475195859997943146305588315939130777450485196290766249612340054354622516207681542973756257677388091926549655162490873849955783768663029138647079874278240867932127196686258800146911620730706734103611833179733264096475286491988063990431085380499075005629807702406676707841324660971173253100956362528346684752959937473852630145893796056675793646430793578265418255919376323796044588559726703858429311784705245069845938316802681575653653770883615525735690306674635167111,2767}
{21058339337354287847534107544613605305015441090508924094198816691219103399526800112802416383088995253908857460266726925615826895303377801614829364034624475195859997943146305588315939130777450485196290766249612340054354622516207681542973756257677388091926549655162490873849955783768663029138647079874278240867932127196686258800146911620730706734103611833179733264096475286491988063990431085380499075005629807702406676707841324660971173253100956362528346684752959937473852630145893796056675793646430793578265418255919376323796044588559726703858429311784705245069845938316802681575653653770883615525735690306674635167111,3659}
message1=20152490165522401747723193966902181151098731763998057421967155300933719378216342043730801302534978403741086887969040721959533190058342762057359432663717825826365444996915469039056428416166173920958243044831404924113442512617599426876141184212121677500371236937127571802891321706587610393639446868836987170301813018218408886968263882123084155607494076330256934285171370758586535415136162861138898728910585138378884530819857478609791126971308624318454905992919405355751492789110009313138417265126117273710813843923143381276204802515910527468883224274829962479636527422350190210717694762908096944600267033351813929448599
message2=11298697323140988812057735324285908480504721454145796535014418738959035245600679947297874517818928181509081545027056523790022598233918011261011973196386395689371526774785582326121959186195586069851592467637819366624044133661016373360885158956955263645614345881350494012328275215821306955212788282617812686548883151066866149060363482958708364726982908798340182288702101023393839781427386537230459436512613047311585875068008210818996941460156589314135010438362447522428206884944952639826677247819066812706835773107059567082822312300721049827013660418610265189288840247186598145741724084351633508492707755206886202876227
我们简单分析一下，发现两组N是相同的，e不同且互素，所以考虑使用共模攻击，代码如下所示。
from Crypto.Util.number import *
from gmpy2 import *
c1= 20152490165522401747723193966902181151098731763998057421967155300933719378216342043730801302534978403741086887969040721959533190058342762057359432663717825826365444996915469039056428416166173920958243044831404924113442512617599426876141184212121677500371236937127571802891321706587610393639446868836987170301813018218408886968263882123084155607494076330256934285171370758586535415136162861138898728910585138378884530819857478609791126971308624318454905992919405355751492789110009313138417265126117273710813843923143381276204802515910527468883224274829962479636527422350190210717694762908096944600267033351813929448599
c2= 11298697323140988812057735324285908480504721454145796535014418738959035245600679947297874517818928181509081545027056523790022598233918011261011973196386395689371526774785582326121959186195586069851592467637819366624044133661016373360885158956955263645614345881350494012328275215821306955212788282617812686548883151066866149060363482958708364726982908798340182288702101023393839781427386537230459436512613047311585875068008210818996941460156589314135010438362447522428206884944952639826677247819066812706835773107059567082822312300721049827013660418610265189288840247186598145741724084351633508492707755206886202876227
e1= 2767
e2= 3659
n= 21058339337354287847534107544613605305015441090508924094198816691219103399526800112802416383088995253908857460266726925615826895303377801614829364034624475195859997943146305588315939130777450485196290766249612340054354622516207681542973756257677388091926549655162490873849955783768663029138647079874278240867932127196686258800146911620730706734103611833179733264096475286491988063990431085380499075005629807702406676707841324660971173253100956362528346684752959937473852630145893796056675793646430793578265418255919376323796044588559726703858429311784705245069845938316802681575653653770883615525735690306674635167111
# 拓展欧几里得
s = gcdext(e1, e2)
s1 = s[1]
s2 = s[2]
print(long_to_bytes(powmod(c1, s1, n)*powmod(c2, s2, n) % n))
广播攻击
当使用多组公钥加密同一消息且公钥中加密指数e相同时，就可以使用低加密指数攻击。
Crazy_Rsa_Tech
题目：[鹤城杯 2021]Crazy_Rsa_Tech | NSSCTF
打开附件，得到如下信息：
n_list: [71189786319102608575263218254922479901008514616376166401353025325668690465852130559783959409002115897148828732231478529655075366072137059589917001875303598680931962384468363842379833044123189276199264340224973914079447846845897807085694711541719515881377391200011269924562049643835131619086349617062034608799, 92503831027754984321994282254005318198418454777812045042619263533423066848097985191386666241913483806726751133691867010696758828674382946375162423033994046273252417389169779506788545647848951018539441971140081528915876529645525880324658212147388232683347292192795975558548712504744297104487514691170935149949, 100993952830138414466948640139083231443558390127247779484027818354177479632421980458019929149817002579508423291678953554090956334137167905685261724759487245658147039684536216616744746196651390112540237050493468689520465897258378216693418610879245129435268327315158194612110422630337395790254881602124839071919, 59138293747457431012165762343997972673625934330232909935732464725128776212729547237438509546925172847581735769773563840639187946741161318153031173864953372796950422229629824699580131369991913883136821374596762214064774480548532035315344368010507644630655604478651898097886873485265848973185431559958627423847, 66827868958054485359731420968595906328820823695638132426084478524423658597714990545142120448668257273436546456116147999073797943388584861050133103137697812149742551913704341990467090049650721713913812069904136198912314243175309387952328961054617877059134151915723594900209641163321839502908705301293546584147, 120940513339890268554625391482989102665030083707530690312336379356969219966820079510946652021721814016286307318930536030308296265425674637215009052078834615196224917417698019787514831973471113022781129000531459800329018133248426080717653298100515701379374786486337920294380753805825328119757649844054966712377, 72186594495190221129349814154999705524005203343018940547856004977368023856950836974465616291478257156860734574686154136925776069045232149725101769594505766718123155028300703627531567850035682448632166309129911061492630709698934310123778699316856399909549674138453085885820110724923723830686564968967391721281, 69105037583161467265649176715175579387938714721653281201847973223975467813529036844308693237404592381480367515044829190066606146105800243199497182114398931410844901178842049915914390117503986044951461783780327749665912369177733246873697481544777183820939967036346862056795919812693669387731294595126647751951, 76194219445824867986050004226602973283400885106636660263597964027139613163638212828932901192009131346530898961165310615466747046710743013409318156266326090650584190382130795884514074647833949281109675170830565650006906028402714868781834693473191228256626654011772428115359653448111208831188721505467497494581]
c_list: [62580922178008480377006528793506649089253164524883696044759651305970802215270721223149734532870729533611357047595181907404222690394917605617029675103788705320032707977225447998111744887898039756375876685711148857676502670812333076878964148863713993853526715855758799502735753454247721711366497722251078739585, 46186240819076690248235492196228128599822002268014359444368898414937734806009161030424589993541799877081745454934484263188270879142125136786221625234555265815513136730416539407710862948861531339065039071959576035606192732936477944770308784472646015244527805057990939765708793705044236665364664490419874206900, 85756449024868529058704599481168414715291172247059370174556127800630896693021701121075838517372920466708826412897794900729896389468152213884232173410022054605870785910461728567377769960823103334874807744107855490558726013068890632637193410610478514663078901021307258078678427928255699031215654693270240640198, 14388767329946097216670270960679686032536707277732968784379505904021622612991917314721678940833050736745004078559116326396233622519356703639737886289595860359630019239654690312132039876082685046329079266785042428947147658321799501605837784127004536996628492065409017175037161261039765340032473048737319069656, 1143736792108232890306863524988028098730927600066491485326214420279375304665896453544100447027809433141790331191324806205845009336228331138326163746853197990596700523328423791764843694671580875538251166864957646807184041817863314204516355683663859246677105132100377322669627893863885482167305919925159944839, 2978800921927631161807562509445310353414810029862911925227583943849942080514132963605492727604495513988707849133045851539412276254555228149742924149242124724864770049898278052042163392380895275970574317984638058768854065506927848951716677514095183559625442889028813635385408810698294574175092159389388091981, 16200944263352278316040095503540249310705602580329203494665614035841657418101517016718103326928336623132935178377208651067093136976383774189554806135146237406248538919915426183225265103769259990252162411307338473817114996409705345401251435268136647166395894099897737607312110866874944619080871831772376466376, 31551601425575677138046998360378916515711528548963089502535903329268089950335615563205720969393649713416910860593823506545030969355111753902391336139384464585775439245735448030993755229554555004154084649002801255396359097917380427525820249562148313977941413268787799534165652742114031759562268691233834820996, 25288164985739570635307839193110091356864302148147148153228604718807817833935053919412276187989509493755136905193728864674684139319708358686431424793278248263545370628718355096523088238513079652226028236137381367215156975121794485995030822902933639803569133458328681148758392333073624280222354763268512333515]
from Crypto.Util.number import *
from Crypto.Util.Padding import *
FLAG = bytes_to_long(pad(b"flag{??????}",64))
def init_key():
p, q = getPrime(512), getPrime(512)
n = p*q
e = 9
while(GCD((p-1)*(q-1),e)!=1):
p, q = getPrime(512), getPrime(512)
n = p*q
d = inverse(e,(p-1)*(q-1))
return n,e,d
n_list=list()
c_list=list()
for i in range(9):
N,e,d=init_key()
n_list.append(N)
c=pow(FLAG,e,N)
c_list.append(pow(FLAG,e,N))
assert(pow(c,d,N)==FLAG)
print("n_list:",n_list)
print("c_list:",c_list)
我们简单分析一下，发现这是使用同一个e = 9，不用的n进行加密，首先考虑广播攻击，代码如下所示。
from Crypto.Util.number import *
from gmpy2 import *
e = 9
n_list= [71189786319102608575263218254922479901008514616376166401353025325668690465852130559783959409002115897148828732231478529655075366072137059589917001875303598680931962384468363842379833044123189276199264340224973914079447846845897807085694711541719515881377391200011269924562049643835131619086349617062034608799, 92503831027754984321994282254005318198418454777812045042619263533423066848097985191386666241913483806726751133691867010696758828674382946375162423033994046273252417389169779506788545647848951018539441971140081528915876529645525880324658212147388232683347292192795975558548712504744297104487514691170935149949, 100993952830138414466948640139083231443558390127247779484027818354177479632421980458019929149817002579508423291678953554090956334137167905685261724759487245658147039684536216616744746196651390112540237050493468689520465897258378216693418610879245129435268327315158194612110422630337395790254881602124839071919, 59138293747457431012165762343997972673625934330232909935732464725128776212729547237438509546925172847581735769773563840639187946741161318153031173864953372796950422229629824699580131369991913883136821374596762214064774480548532035315344368010507644630655604478651898097886873485265848973185431559958627423847, 66827868958054485359731420968595906328820823695638132426084478524423658597714990545142120448668257273436546456116147999073797943388584861050133103137697812149742551913704341990467090049650721713913812069904136198912314243175309387952328961054617877059134151915723594900209641163321839502908705301293546584147, 120940513339890268554625391482989102665030083707530690312336379356969219966820079510946652021721814016286307318930536030308296265425674637215009052078834615196224917417698019787514831973471113022781129000531459800329018133248426080717653298100515701379374786486337920294380753805825328119757649844054966712377, 72186594495190221129349814154999705524005203343018940547856004977368023856950836974465616291478257156860734574686154136925776069045232149725101769594505766718123155028300703627531567850035682448632166309129911061492630709698934310123778699316856399909549674138453085885820110724923723830686564968967391721281, 69105037583161467265649176715175579387938714721653281201847973223975467813529036844308693237404592381480367515044829190066606146105800243199497182114398931410844901178842049915914390117503986044951461783780327749665912369177733246873697481544777183820939967036346862056795919812693669387731294595126647751951, 76194219445824867986050004226602973283400885106636660263597964027139613163638212828932901192009131346530898961165310615466747046710743013409318156266326090650584190382130795884514074647833949281109675170830565650006906028402714868781834693473191228256626654011772428115359653448111208831188721505467497494581]
c_list= [62580922178008480377006528793506649089253164524883696044759651305970802215270721223149734532870729533611357047595181907404222690394917605617029675103788705320032707977225447998111744887898039756375876685711148857676502670812333076878964148863713993853526715855758799502735753454247721711366497722251078739585, 46186240819076690248235492196228128599822002268014359444368898414937734806009161030424589993541799877081745454934484263188270879142125136786221625234555265815513136730416539407710862948861531339065039071959576035606192732936477944770308784472646015244527805057990939765708793705044236665364664490419874206900, 85756449024868529058704599481168414715291172247059370174556127800630896693021701121075838517372920466708826412897794900729896389468152213884232173410022054605870785910461728567377769960823103334874807744107855490558726013068890632637193410610478514663078901021307258078678427928255699031215654693270240640198, 14388767329946097216670270960679686032536707277732968784379505904021622612991917314721678940833050736745004078559116326396233622519356703639737886289595860359630019239654690312132039876082685046329079266785042428947147658321799501605837784127004536996628492065409017175037161261039765340032473048737319069656, 1143736792108232890306863524988028098730927600066491485326214420279375304665896453544100447027809433141790331191324806205845009336228331138326163746853197990596700523328423791764843694671580875538251166864957646807184041817863314204516355683663859246677105132100377322669627893863885482167305919925159944839, 2978800921927631161807562509445310353414810029862911925227583943849942080514132963605492727604495513988707849133045851539412276254555228149742924149242124724864770049898278052042163392380895275970574317984638058768854065506927848951716677514095183559625442889028813635385408810698294574175092159389388091981, 16200944263352278316040095503540249310705602580329203494665614035841657418101517016718103326928336623132935178377208651067093136976383774189554806135146237406248538919915426183225265103769259990252162411307338473817114996409705345401251435268136647166395894099897737607312110866874944619080871831772376466376, 31551601425575677138046998360378916515711528548963089502535903329268089950335615563205720969393649713416910860593823506545030969355111753902391336139384464585775439245735448030993755229554555004154084649002801255396359097917380427525820249562148313977941413268787799534165652742114031759562268691233834820996, 25288164985739570635307839193110091356864302148147148153228604718807817833935053919412276187989509493755136905193728864674684139319708358686431424793278248263545370628718355096523088238513079652226028236137381367215156975121794485995030822902933639803569133458328681148758392333073624280222354763268512333515]
N = 1
for n in n_list:
N *= n
M_list = []
for n in n_list:
M_list.append(N//n)
t_list = []
for i in range(len(n_list)):
t_list.append(invert(M_list[i], n_list[i]))
summary = 0
for i in range(len(n_list)):
summary = (summary + c_list[i] * t_list[i] * M_list[i]) % N
m = iroot(summary, e)[0]
print(long_to_bytes(m))
运行结果如下所示：
b'flag{H0w_Fun_13_HAstads_broadca5t_AtTack!}\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16'
待补充
CTF中的现代密码远远不止这些，我还在一直学习中，以后会不断补充同时也希望我能一直坚持下去。