密码学基础知识总结
一、Base编码
1. Base系列特征
| 编码类型 | 字符集 | 特征 |
|---|---|---|
| Base16 | 0-9, A-F | 密文长度偶数 |
| Base32 | A-Z, 2-7 | 包含数字2-7 |
| Base64 | a-z,0-9,+,/,= | 密文长度是8的倍数 |
| Base36 | A-Z,0-9 | 仅支持整数加密 |
| Base91 | 0-9,a-z,A-Z,特殊符号 | 高密度编码 |
| Base100 | Emoji表情 | 表情符号组成 |
2. 典型题型
- 叠套加密：多次Base编码嵌套（如HNCTF 2022 Week1题目）
- 换表加密：自定义字符映射表（如BJDCTF 2020题目）
# 换表解密示例 custom_table = "J K L M N O x y U V z A B C D E F G H 7 8 9 P Q I a b c d e f g h i j k l m W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 R S T n o p q r s t u v w + / =" standard_table = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/=" cipher = "FlZNfnF6Qol6e9w17WwQQoGYBQCgIkGTa9w3IQKw"# 构建转换字典 trans = str.maketrans(custom_table, standard_table) standard_cipher = cipher.translate(trans) print(base64.b64decode(standard_cipher))
二、古典密码
1. 替换密码
- 凯撒密码：位移变换
# 凯撒解密脚本 def caesar_decrypt(cipher, shift):return ''.join([chr((ord(c)-ord('A')-shift)%26+ord('A')) if c.isupper() else chr((ord(c)-ord('a')-shift)%26+ord('a')) for c in cipher]) - 埃特巴什码：字母表镜像映射（A↔Z, B↔Y…）
- 简单替换：随机字母映射（需词频分析破解）
2. 移位密码
- 栅栏密码：
明文: THEQUICKBROWNFOX 2栏栅栏: T E U C B O N F XH Q I K R W O 密文: TEUCBOFNXHQIKRWO - Playfair密码：5×5矩阵双字母加密
- 维吉尼亚密码：多表替换（需卡西斯基试验破译）
3. 特殊编码
- 社会主义核心价值观编码：中文词语映射
- 猪圈密码：符号替代（如SWPUCTF 2021题目）
三、近代密码
1. Enigma机
- 德国二战加密设备，通过转子机械实现多表替换
四、现代密码
1. 对称密码
| 算法 | 密钥长度 | 模式 | 特点 |
|---|---|---|---|
| DES | 56位 | ECB/CBC | 已不安全 |
| 3DES | 168位 | 三重加密 | 仍在使用 |
| AES | 128/192/256位 | ECB/CBC/GCM | 主流加密标准 |
# AES加密示例
from Crypto.Cipher import AES
key = b'16byteslongkey!!'
cipher = AES.new(key, AES.MODE_ECB)
ciphertext = cipher.encrypt(b'SecretMessage16') # 需填充至16字节倍数
2. 非对称密码
-
RSA算法：
- 密钥生成：( n = p \times q ), ( \phi(n)=(p-1)(q-1) ), 选择e使( gcd(e,\phi(n))=1 ), 计算d满足( ed \equiv 1 \mod \phi(n) )
- 加密：( c \equiv m^e \mod n )
- 解密：( m \equiv c^d \mod n )
# RSA解密示例 from Crypto.Util.number import long_to_bytes p = 152276107194759839394339252953668929833379494272797635215678777394989176086311370136035478447887926444275784082066390686965320698243113804043171803008108957334907494436138284735908220245791716231134027668300903468613086977898318244422816904811663818867009341751581380232066351461067404386138711392602905182327 q = 165862216368738151171691047077971125385823304861583668749112440485286071513555171553668744837558717911342949436706045003893101207778257828156155579957939073590381726467515305197248665285721804095245979532718423232742857246879254699058634781094524194465195004455721760308439281036465034307352501227102299122599 e = 65537 c = 8714149934588122613890609205826559063957396235456334581066750104141833387128819259074228632737215784067681665337373847122241506740977460425676706234123688048971299968252735566083061567386357327514300746902937654004543191945690400727133317228366779579116882233771039719002815276546167694160681831378762223177951840415429867605824997691072569915435484862548063841182891523397571914055707256503122950455644515402154037908557382756498138387988939464887512595990270123841900640997837144301259531459279512993819808359480410211723491073722980281648910041025010174785548169983002872841283535091066006242941399443173584257860n = p * q phi = (p-1)*(q-1) d = pow(e, -1, phi) print(long_to_bytes(pow(c, d, n))) -
ECC算法：基于椭圆曲线离散对数问题
3. 哈希函数
| 算法 | 输出长度 | 特性 |
|---|---|---|
| MD5 | 128位 | 已破解，不安全 |
| SHA-1 | 160位 | 逐渐淘汰 |
| SHA-256 | 256位 | 主流安全标准 |
- MD5碰撞示例：
import hashlib hashlib.md5(b"message").hexdigest() # 输出32位16进制字符串
五、攻击技术
-
密码分析：
- 差分分析（针对DES）
- 线性分析（针对AES）
- 模数分解（针对RSA）
-
侧信道攻击：
- 计时攻击（RSA加密时间差异）
- 功耗分析（智能卡攻击）
-
工具推荐：
- 在线解码：CyberChef
- 哈希查询：CMD5
- 密码破解：Hashcat
建议配合实际CTF题目进行练习，重点关注：
- Base编码的层层嵌套
- 古典密码的词频分析
- RSA各攻击场景的实现
- 现代密码库的正确调用方式
