[ACTF新生赛2020]crypto-aes

文章涉及代码均使用python3环境

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• 首先拿到附件后，有两个文件，一个py,一个txt
  

• 看到AES，刚接触的小伙伴可能还是有点不太熟悉，我们先了解下AES加密。

• AES（对称加密（加解密使用同一种密钥））如何加密的（python3.11环境实现）

• AES在python中的加密限制：

  • ​ 1、在Python中进行AES加密解密时，所传入的密文、明文、秘钥、iv偏移量、都需要是bytes（字节型）数据。python 在构建aes对象时也只能接受bytes类型数据。

  • ​ 2、当秘钥，iv偏移量，待加密的明文，字节长度不够16字节或者16字节倍数的时候需要进行补全。

  • ​ 3、CBC模式需要重新生成AES对象，为了防止这类错误，我写代码无论是什么模式都重新生成AES对象。

    • python中bytes类型数据与中文的转换。Tips:utf8一个中文三个字节，gbk一个中文两个字节。

    • key = "中文数据"   #中文数据
      key_b = key.encode()  #转换成字节型数据
      print(key_b)
      print(key_b.decode()) #字节型数据转换成中文数据
      

      

• 现在我们读一下aes.py的代码

• from Cryptodome.Cipher import AES
  import os
  import gmpy2
  from flag import FLAG
  from Cryptodome.Util.number import *
  
  def main():
      key = os.urandom(2) * 16  # 生成一个随机的密钥，长度为32字节（256位）
      iv = os.urandom(16)  # 生成一个随机的初始化向量，长度为16字节（128位）
      print(bytes_to_long(key) ^ bytes_to_long(iv))  # 将密钥和初始化向量转换为长整数，并执行异或操作，然后打印结果
      aes = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)  # 使用密钥、模式（CBC）和初始化向量创建一个新的AES加密对象
      enc_flag = aes.encrypt(FLAG)  # 使用AES加密对象对FLAG进行加密，并将加密后的结果存储在enc_flag变量中
      print(enc_flag)  # 打印加密后的FLAG
  
  if __name__ == "__main__":
      main()  # 如果当前模块是主模块，则调用main函数
  

• 最后他输出了两个值，一个key和iv(偏移量)xor的结果，一个enc_flag也就是key和iv利用aes的cbc模式加密后的结果。（推荐大家反复阅读，配合注释食用更佳。大佬扫一眼即OK）

• 这边可以观察到的是，他的key是随机生成了16字节的值，然后*2，变成32字节的。其实也就是说key的高位128位和低位128位是相同的。

• iv是16字节的，也就是128位的，那么去计算key和iv的异或时，其实key仅有低位参与了异或运算，高位相当于没变。这里也就引出了解题的思路，我们现在先拿异或运算过渡一下，大佬可跳过直接看解题的脚本。

这个是aes.py输出的结果（output.txt）

91144196586662942563895769614300232343026691029427747065707381728622849079757
b'\x8c-\xcd\xde\xa7\xe9\x7f.b\x8aKs\xf1\xba\xc75\xc4d\x13\x07\xac\xa4&\xd6\x91\xfe\xf3\x14\x10|\xf8p'

• 异或运算图解（逐个bit位进行运算，相同为0，不同为1）

• 

• 仅异或了低16位。（手画的，不太好看，大家谅解。为了简单理解，这边用了32位，并没有还原到256位和128位。）
  
  

• 在原题的加密文件aes.py中key和iv仅异或了低16字节，key的高16字节是不变的，所有由aes.py中key是生成来看解题思路，获取了key的高16字节，便获取了key的256位。（因为aes.py中是*2）

• 然后通过key的低位与xor的低位进行异或得到的结果就是aes.py中的iv

具体的解题代码（附注释）

from Cryptodome.Cipher import AES
import os
from gmpy2 import*
from Cryptodome.Util.number import*

xor = 91144196586662942563895769614300232343026691029427747065707381728622849079757
enc_flag = b'\x8c-\xcd\xde\xa7\xe9\x7f.b\x8aKs\xf1\xba\xc75\xc4d\x13\x07\xac\xa4&\xd6\x91\xfe\xf3\x14\x10|\xf8p'
out = long_to_bytes(xor)      #将异或的数值转换为字节型数据
key = out[:16]*2              #取了之前加密key和iv的异或的前16字节，相当于取了高位的128位。
iv = bytes_to_long(key[16:])^bytes_to_long(out[16:])    #此时取了key的后16位与xor的后16位进行xor来还原iv
iv = long_to_bytes(iv)
aes = AES.new(key,AES.MODE_CBC,iv)
flag = aes.decrypt(enc_flag)
print(flag)

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至此，解题结束。我总结了一下，该题还是考察队AES加密的了解程度。所以，大家多多研究底层原理配合代码实践还是没问题的。