CTF中常见密码学

前言

参考,我们任课老师的WORD和PPT,结合自己的理解,在结合网上文章的理解。

一.BASE64编码

BASE64编码中,特征和所拥有的字符字母:A-Z a-z;数字:0-9;符号:+ / ,然后末尾经常有一个“=”或者两个“==”。

原理,先把需要加密的字符串每个字符转换成ASCII码,然后ASCII码转换成二进制为8位二进制数字表示,然后在以六位二进制为一组转十进制,最后查找对应的BASE64对照表即可。

ASCII表,常用的无非就是大写字母和小写字母,大写字母的A开始是97,小写字母的a开始是65,推算下即可。

比如,这里需要加密“Ken”这个字符串,里面有大写和小写,查找ASCII码表,分别对应的是75 101 110,转换成二进制75:01001011; 101:01100101; 110:01101110;,先并排在一起,就是010010110110010101101110,然后在以六个为一组排序👉010010 | 110110 | 010101 | 101110,将这六个二进制重新转换成十进制,分别对应的是,18 54 21 46,然后对应base64码表,找出对应的上面重新转换成的十进制数字即可,分别是👉S2Vu,所以Ken这个字符串BASE64加密编码之后是S2Vu,如果不太清楚,看如下表格。

文本 K e n NULL
ASCII编码 75 101 110 NULL
二进制位 01001011 01100101 01101110 NULL
分组 010010 110110 010101 101110
转换后的十进制&BASE64码表索引 18 54 21 46
结果&Base64码表 S 2 V u

这样应该就差不多了,附上BASE64索引表,如下

数值 字符 数值 字符 数值 字符 数值 字符
0 A 16 Q 32 g 48 w
1 B 17 R 33 h 49 x
2 C 18 S 34 i 50 y
3 D 19 T 35 j 51 z
4 E 20 U 36 k 52 0
5 F 21 V 37 l 53 1
6 G 22 W 38 m 54 2
7 H 23 X 39 n 55 3
8 I 24 Y 40 o 56 4
9 J 25 Z 41 p 57 5
10 K 26 a 42 q 58 6
11 L 27 b 43 r 59 7
12 M 28 c 44 s 60 8
13 N 29 d 45 t 61 9
14 O 30 e 46 u 62 +
15 P 37 f 47 v 63 /

在附上一张ASCII码表图,如下图,图来自于网络。

image

1.有等号"="的情况

比如a这个字母,ASCII码是65,转换成二进制是01000001,转换成六个一组010000 | 01,就会发现后面不足以组成六位数,就可以在后面添零,就变成了👉010000 | 010000,转换成十进制就是16,然后根据BASE64码表对应的是Q,那么a的加密后就是QQ,但是我自己的理解是,加密后的长度也就是编码后的长度必须能整除4,才可以,这里QQ不能整除4所以不行,就可以加上=,长度就可以了,所以最终的编码就是QQ==

另外一种理解,如果要进行编码的字符串,不能被3整除,后面会多出一个字节或者两个字节,就可以使用“”来代替,比如编码a,不能被三整除,还差两位就可以被三整除,就可以在最终编码结果加上两个"",结合如下图理解更好。

image


二.base32加密

和base64加密差不多,这里直接举例子,先看下表是base32的索引表,比如这里我要BASE32编码,Ken,对应的ASCII码分别是,75 101 110,转换成二进制分别对应的是75:01001011; 101:01100101; 110:01101110,然后合在一起,是0100101101100101011011100,然后在以五个一组排序👉01001 | 01101 | 10010 | 10110 | 11100,然后在转换成十进制就是,9 13 18 22 28,根据下面的索引表,就是,JNSW4,这里只有五个数,必须要四个四个一组,不足四个就用=,来填充,所以就是JNSW4===

数值 字符 数值 字符 数值 字符 数值 字符
0 A 9 J 18 S 27 3
1 B 10 K 19 T 28 4
2 C 11 L 20 U 29 5
3 D 12 M 21 V 30 6
4 E 13 N 22 W 31 7
5 F 14 O 23 X
6 G 15 P 24 Y
7 H 16 Q 25 Z
8 I 17 R 26 2

可以看如下表格

文本 K e n NULL NULL
ASCII编码 75 101 110 NULL NULL
二进制位 01001011 01100101 01101110 NULL NULL
分组 01001 01101 10010 10110 11100
分组后的十进制 9 13 18 22 28
索引值 J N S W 4

三.base16加密

如果理解了,base64加密和base32加密方式,那么base16加密方式就很好理解了,先看如下base16索引表。

数值 字符 数值 字符
0 0 8 8
1 1 9 9
2 2 10 A
3 3 11 B
4 4 12 C
5 5 13 D
6 6 14 E
7 7 15 F

先还是和base64和base32一样将需要加密的字符串转换成ASCII码然后转换成二进制,区别就是分组排序的时候是以4个为一组来排序,base64是六个为一组,base32是以五个为一组,如下图理解即可,图来自CSDN。

image


四.Unicode编码

特征是以\u数字或者字母加数字,比如,\u6211,转换中文就是“我”,\u过后是每四个为一组,最简单解码方式可以使用python的print函数输出即可,编码👉\u0048\u0065\u006c\u006c\u006f\u0020\u0057\u006f\u0072\u006c\u0064,解码效果如下图👇,成功解码出字符串Hello World

image

上面是解密,加密如下。

编码原理,先将需要加密的字符转换成ASCII编码,然后把ASCII编码转换成十六进制即可,不足四位前面添0即可,比如a这个字符,编码之后是0x61,就需要加零就是0x0061,如下是python实现,非常简单。

最重要的就是ord函数和hex函数,ord函数把字符转ASCII,然后hex把数字转十六进制。

str='flag'
dict = []
for i in str:
    result = hex(ord(i)).replace(r'0x',r'\u')
    dict.append(result)
print("".join(dict))

五.URL编码

在浏览器地址栏经常能看见,特征是%数字加字母,比如👉%E4%BD%A0%E5%A5%BD%E4%B8%96%E7%95%8C,这种类型的,解码之后的原文是,你好世界,还是需要用到python,当然也可以在线编码解码,需要用到的是python的urllib模块下面的parse模块,如下代码。

quote是编码

import urllib.parse as url
str = '你好世界'
print(url.quote(str))

输入效果如下

%E4%BD%A0%E5%A5%BD%E4%B8%96%E7%95%8C

如何解码,如下python代码。

import urllib.parse as url
str = '%E4%BD%A0%E5%A5%BD%E4%B8%96%E7%95%8C'
print(url.unquote(str))

解码效果为你好世界


六.进制转换

1.python实现进制转换


1.十进制转二进制

可以用到一个函数bin函数,可以之间转换,如下代码。

print(bin(10))

输出结果是0b1010


2.二进制转十进制

可以用到一个int函数,如下代码,int函数里面的2代表的是进制。

str = '1010'
print(int(str,2))

输出的数字是10


3.十进制转八进制

需要用到一个oct函数,如下代码。

print(oct(100))

输入结果是0o144


4.八进制转十进制

和上面二进制转十进制差不多,如下代码,只需要更改数字即可

str = '144'
print(int(str,8))

5.十进制转十六进制

需要用到一个hex函数,如下代码。

print(hex(255))

输出结果是0xff,十六进制转换十进制和上面差不多,只需要更改数字即可。


2.手算进制

可以直接参考百度百科👉进制转换


七.置换密码

1.加密

1.明文:State Key Laboratory of Networking and Switching

2.加密密钥:key=(1,5,6,2,3)

3.将明文分组,按照六个字母一组来分,总共可以分为七组,不足六个字母的可以用双方事先规定好的字符来填充比如空格,如下是分组过后的样子👇。

P = (StateK)(eyLabo)(ratory)(ofNetw)(orking)(andSwi)(tching)

4.对每组字符进行加密,根据加密密钥key,把每组的第1位字符放在第5位字符上面,第5位字符放在第6位字符上面,第6位字符放在第2位字符上面,第2位字符放在第3位字符上面,第3位字符放在第1位字符上面,这样排序即可,如下👇。

P = (aKttSe)(Loyaeb)(tyaorr)(Nwfeot)(kgrion)(dinSaw)(hgcitn)

最终密文就是aKttSeLoyaebtyaorrNwfeotkgriondinSawhgcitn


2.解密

解密需要的是把密钥给反向过来,原本的密钥是(1,5,6,2,3)需要逆置换变成(1,3,2,6,5),然后在按照加密的方法即可解密。


八.栅栏密码

栅栏密码潜规则,字符不会超过30个。


1.加密

假设明文是:THEREISACIPHER,然后根据上下上下排序,就是

T E E S C P E
H R I A I H R

最后连在一起就是TEESCPEHRIAIHR。

加密的另外一种方法,明文是THEREISACIPHER,先两个两个分一组,就是,TH ER EI SA CI PH ER

先取出第一个字母:TEESCPE
在取出第二个字母:HRIAIHR

最后连在一起即可。


2.解密

加密密文:TEESCPEHRIAIHR

解密只需要将密文从中间分开,变位两行。

T E E S C P E
H R I A I H R

最后在上下上下组合起来即可。

THEREISACIPHER


九.单表代换密码

假设明文是:helloWorld

假设密钥是:KENSSB,去掉重复的字母就是KENSB,然后按照字母顺序排列剩余的字母即可得到一个方阵表,如下表。

K E N S B
A C D F G
H I J L M
O P Q R T
U V W X Y
Z

然后在从左边下边开始一直到右边排序,即可得到代换密文,代换密码表如下表所示。

明文字母 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
密文字母 K A H O U Z E C I P V N D J Q W S F L R X B G M T Y

然后按照,明文字母所对应的密文字母,找到排序即可,helloword加密之后的密文是CUNNQGQFNO


十.埃特巴什码

最后一个字母代表的十第一个字母,倒数第二个字母代表的十第二个字母,如下表所示。

明文字母 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
密文字母 Z Y X W V U T S R Q P O N M L K J I H G F E D C B A

十一.凯撒密码

根据如下表排序,如下表是最基础的凯撒密码,就是往右移位,A对应的B,B对应的是C,比如明文是KEN,那么按照下表密文对应的就是LFO。

明文字母 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
密文字母 B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A

python代码如下,1代表的是移位。

def caser():
    flag = 'HelloWorld'.upper()
    dict_txt = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'.upper()
    dec = []
    for i in flag:
        dec.append(dict_txt[dict_txt.index(i)+1])
    print("".join(dec))
if __name__ == '__main__':
    caser()

十二.仿射密码

原理是,先将26个字母按照0-25排序也就是(0,1,2,3...25),密钥为k(a,b),加密公式为c=Ea,b(m)≡am+b(mod26),解密公式为m=Da,b(c)≡a-1(c-b)(mod26)

如下表是字母索引表

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

1.加密

例如我这里要加密helloworld加密过程并且密钥是k(7,21):

h=7,7*7+21(mod26)=18,h=s

e=4,7*4+21(mod26)=23,e=x

l=11,7*11+21(mod26)=20,l=u

l=11,7*11+21(mod26)=20,l=u

o=14,7*14+21(mod26)=15,o=p

w=22,7*22+21(mod26)=19,w=t

o=14,7*14+21(mod26)=15,o=p

r=17,7*17+21(mod26)=10,r=k

l=11,7*11+21(mod26)=20,l=u

d=3,7*3+21(mod26)=16,d=q

所以helloworld加密之后的成果是sxuuptpkuq


2.解密

知道解密公式是m=Da,b(c)≡a-1(c-b)(mod26)&m=D7,21(c)≡7-1(c-21)(mod26) ,密文是sxuuptpkuq,解密过程如下。

s=18,7^-1*(18-21)(mod26)

x=23,7^-1*(23-21)(mod26)

省略。。。。


3.python代码

如下是加密代码。

def affine_cipher_en():
    flag = input('请输入你要加密的明文:')
    k_a = int(input("请输入密钥中的第一个值a:"))
    k_b = int(input("请输入密钥中的第一个值b:"))
    flag_list = list(flag.lower())
    flag_en = []
    for i in flag_list:
        flag_en.append(chr(((k_a * (ord(i)-97) + k_b) % 26)+97))
    print(''.join(flag_en))
affine_cipher_en()

如下是python解密代码

#解密脚本
def affine_cipher_de():
    flag = input('请输入你要解密的明文:')
    k_a = int(input("请输入密钥中的第一个值a:"))
    k_b = int(input("请输入密钥中的第一个值b:"))
    flag_list = list(flag.lower())
    flag_de = []
    for i in flag_list:
        flag_de.append(chr((15 * (ord(i) - 97 - k_b)) % 26 + 97))
    print(''.join(flag_de))


十三.棋盘密码

棋盘密码就是将26个字母放在5x5的方格子里面,ij放在一个格子里面,具体如下表👇。

1 2 3 4 5
1 a b c d e
2 f g h i/j k
3 l m n o p
4 q r s t u
5 v w x y z

其中特点就是每两个数字编做一组,所有的数字都在1-5之间浮动,并且是先列后行的顺序排序。

比如25 15 33,所对应的就是Ken


十四.普莱费尔密码

假设密钥是kensb,那么排序之后如下表,前面和单表代换一样,假设明文是stegab

k e n s b
A C D F G
H I/J L M O
P Q R T U
V W X Y Z

加密原理就是如果假设需要加密明文里面的s对应的是p1,t对应的是p2,

1.那么p1,p2在同一行则对应的密文就是紧靠p1,p2右端的字母。

2.如果p1,p2在同一列则对应的密文分别是仅靠p1,p2下端的字母。

3.如果p1,p2不在同一列也不再同一行,那么对应的密文应该是p1,p2为对角顶点确定的矩阵的另外的两个顶点字母,按照同行原则对应。

加密效果如下表。

st eg ab
FY BC GK

解密就是加密过程。

十五.维吉尼亚密码

1.加密

维吉尼亚密码就是一些偏移量不同的凯撒密码组成的,首先需要如下表。

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

假设密钥是TAKAGISAN,则对应上面👆表转换成数字密钥就是key=(19,0,10,0,6,8,18,0,13)

假设明文是TAKAGISAN IS THE FIRST IN THE WORLD,然后按照密钥分为九个一组,密钥数字排序如果不够,可以从头开始排序,如下表操作即可,假设下面对应的索引数字为a,密钥数字为b,那么加密之后的数字c就是(a+b)mod26取余数即可,最后在按照上表对应的数字排序即可得到密文。

明文 T A K A G I S A N I S T H E F I R S T I N T H E W O R L D
对应的索引数字 19 0 10 0 6 8 18 0 13 8 18 19 7 4 5 8 17 18 19 8 13 19 7 4 22 14 17 11 3
密钥数字 19 0 10 0 6 8 18 0 13 19 0 10 0 6 8 18 0 13 19 0 10 0 6 8 18 0 13 19 0
加密之后的数字 12 0 20 0 12 16 10 0 0 1 18 3 7 10 13 0 17 5 12 8 23 19 13 12 14 14 4 4 3
密文 M A U A M Q K A A B S D H K N A R F M I X T N M O O E E D

所以TAKAGISAN IS THE FIRST IN THE WORLD加密之后的密文是MAUAMQKAABSDHKNARFMIXTNMOOEED。公式就是(a+b)mod26=c


2.解密

假设已经知道了密钥是TAKAGISAN密钥是key=(19,0,10,0,6,8,18,0,13),公式是(c-b)mod26=a,也就是对应的索引数字减去密钥数字再来mod26即可,如下表。

密文 M A U A M Q K A A B S D H K N A R F M I X T N M O O E E D
对应的索引数字 12 0 20 0 12 16 10 0 0 1 18 3 7 10 13 0 17 5 12 8 23 19 13 12 14 14 4 4 3
密钥数字 19 0 10 0 6 8 18 0 13 19 0 10 0 6 8 18 0 13 19 0 10 0 6 8 18 0 13 19 0
解密之后的数字 19 0 10 0 6 8 18 0 13 8 18 19 7 4 5 8 17 18 19 8 13 19 7 4 22 14 17 11 3
明文 T A K A G I S A N I S T H E F I R S T I N T H E W O R L D

十六.摩斯电码

当然也是字符对应字母,如下表

字母表

字符 电码符号 字符 电码符号 字符 电码符号 字符 电码符号
A .- B -... C -.-. D -..
E . F ..-. G --. H ....
I .. J .--- K -.- L .-..
M -- N -. O --- P .--.
U ..- V ...- W .-- X -..-
Y -.-- Z --..

标点符号

字符 电码符号 字符 电码符号 字符 电码符号 字符 电码符号
. .-.-.- : ---... , --..-- ; -.-.-.
? ..--.. = -...- ' .---- / -..-.
! -.-.-- - -....- - ..--.- " .-..-.
( -.--. ) -.--.- $ ...-..- & ....
@ .--.-. + .-.-.

数字长码

字符 电码符号 字符 电码符号 字符 电码符号 字符 电码符号
0 ----- 1 .---- 2 ..--- 3 ...--
4 ....- 5 ..... 6 -.... 7 --...
8 ---.. 9 ----.

在线解密网址👉摩斯电码在线解密


十七.MD5(哈希算法)

MD5不可逆,只能通过枚举,MD5的特征是,(1)长度固定,(2)只可能小写和数字32个字符👉在线CMD加密解密,比如加密123456,如下。

MD5:e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e


十八.猪圈密码

用格子来做的简单替换,加密,如下图格子适应,和对应图。

如下是字母对应图👇。

按照图表来加密解密即可。


十九.九宫格按键加密

也是简单的替换密码,如下表替换。

1 2 abc 3 def
4 ghi 5 jkl 6 mno
7 pqrs 8 tuv 9 wxyz

没有1,比如a在第二个格子那么就是21z在第9个格子就是94k在第五个格子就是52


二十.26键加密

1.QWE密码

指的是按照QWE键盘顺序来加密也就是QWERTYUIOP这种,如下表所示。

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Q W E R T Y U I O P A S D F G H J K L Z X C V B N M

入👆表加密即可。

2.坐标加密

先如下图所示,如果是(红色,黄色)也就是先行后列的顺序,(1,1)=Q,(1,2)=W,(2,1)=A,(2,2)=S

如果是(黄色,红色)也就是先列后行的顺序,(1,1)=Q,(1,2)=A,(2,1)=W,(2,2)=S


二十一.曲路密码

也是一种换位密码,需要双方事先约定好密钥(曲路路线)

假设明文是Takagisan is the best in the world

填入4行七列表(需要事先约定好)

T a k a g i s
a n i s t h e
b e s t i n t
h e w o r l d

如下图👇加密回环路线,从右往左(需要事先声明好),最终加密效果就是,dtesihnlritgastowsjkaneehbat,解密也非常简单,按照约定,4行7列,回环路线从右往左,密文从左到右,重新排序即可。


二十二.当铺密码

当铺密码就是中文与数字的结合,当前的汉字有多少笔画出头,就是转换成数字几。

如下表,就是当铺密码所对应的汉字和所对应的数字。

汉字 所对应的数字
1
2
3
4
5
6
7
8
9

比如夫大 工大 夫井,就是75 45 78,对应ASCII码就是KEN


二十三.培根密码加密方式

第一种方法如下表

字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后
A aaaaa B aaaab C aaaba D aaabb E aabaa F aabab G aabba H aabbb I abaaa J abaab
K ababa L ababb M abbaa N abbab O abbba P abbbb Q baaaa R baab S baaba T baabb
U babaa V babab W babba X babbb Y bbaaa Z bbaab

第二种方法如下表

字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后 字母 加密后
a AAAAA g AABBA n ABBAA t BAABA
b AAAAB h AABBB o ABBAB u-v BAABB
c AAABA i-j ABAAA p ABBBA w BABAA
d AAABBA k ABAAB q ABBBB x BABAB
e AABAA l ABABA r BAAAA y BABBA
f AABAB m ABABB s BAAAB z BABBB

加密解密python程序如下👇,源自于网络,自己经过了一些修改。

import re

alphabet = ['a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z']

first_cipher = ["aaaaa","aaaab","aaaba","aaabb","aabaa","aabab","aabba","aabbb","abaaa","abaab","ababa","ababb","abbaa","abbab","abbba","abbbb","baaaa","baaab","baaba","baabb","babaa","babab","babba","babbb","bbaaa","bbaab"]

second_cipher = ["aaaaa","aaaab","aaaba","aaabb","aabaa","aabab","aabba","aabbb","abaaa","abaaa","abaab","ababa","ababb","abbaa","abbab","abbba","abbbb","baaaa","baaab","baaba","baabb","baabb","babaa","babab","babba","babbb"]

def encode():
    string = input("请输入字符来加密:\n")
    e_string1 = ""
    e_string2 = ""
    for index in string:
        for i in range(0,26):
            if index == alphabet[i]:
                e_string1 += first_cipher[i]
                e_string2 += second_cipher[i]
                break
    print("第一种加密方式结果是:\n"+e_string1)
    print("第二种加密方式结果是:\n"+e_string2)
    return

def decode():
    e_string = input("请输入字符来解密:\n")
    e_array = re.findall(".{5}",e_string)
    d_string1 = ""
    d_string2 = ""
    for index in e_array:
        for i in range(0,26):
            if index == first_cipher[i]:
                d_string1 += alphabet[i]
            if index == second_cipher[i]:
                d_string2 += alphabet[i]
    print("第一种解密结果是:\n"+d_string1)
    print("第二种解密结果是:\n"+d_string2)
    return

if __name__ == '__main__':
    while True:
        print("\t*******培根密码加密解密*******")
        print("输入应该是小写密码只包含ab")
        print("1.加密\n2.解密\n3.退出")
        s_number = input("请输入数字来选择\n")
        if s_number == "1":
            encode()
            input()
        elif s_number == "2":
            decode()
            input()
        elif s_number == "3":
            exit()
        else:
            continue

二十四.RSA算法加密

RSA算法,应该算难的一种了,视频可以去看李永乐老师的👉李永乐老师讲RSA,首先需要知道的东西如下👇。

1.两个质数:p q(只有1和他本身两个约数的数叫做质数)
2.n=p*q
3.φ(n) = (p-1)(q-1)  欧拉函数
4.公钥e是一个1<e<φ(n)的整数,e和φ(n)必须要互质
  私钥d 必须是(e*d)modφ(n)=1,假设φ(n)是20,那
  e取值为3,d取值为7,就是(3*7)mod20=1,余数就
  可以是1,那么私钥就可以是为7。

5.加密,假设M是明文,m的e的平方除以n余数就是c
6.解密,C为密文,同时私钥d,c的d次方除以n余数就是m

看懂如上即可看不懂怎么办,我也看不懂,如下的带数操作。

m=14	e=3		p=5		q=11	请写出RSA加密解密过程和结果

求n:p*q=5*11=55

求φ(n):φ(n)=(p-1)*(q-1)=(5-1)(11-1)=40

求d:已知求d公式为(e*d)modφ(n)=1,就是(3*d)mod40=1,算出d为27。

加密:已知公式为(m^e)modn=c套用(14^3)mod55=c,算出c为49

解密:已知公式为(c^d)modn=m套用(49^27)mod55=m,算出m为14

第二测试题如下👇

p=43	q=59	e=13	m=134879475204	用RSA对m进行加密

加密公式为(m^e)modn=c,我们需要知道e和n即可算出c。

求n:n=p*q=43*59=2537

加密m:(134879475204^e)mod2537=1202


未完待续.....

posted @ 2022-04-28 15:28  御七彩虹猫  阅读(1873)  评论(0编辑  收藏  举报