密码学基础知识总结

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: THEQUICKBROWNFOX2栏栅栏:T E U C B O N F X H 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 AESkey = 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_bytesp = 152276107194759839394339252953668929833379494272797635215678777394989176086311370136035478447887926444275784082066390686965320698243113804043171803008108957334907494436138284735908220245791716231134027668300903468613086977898318244422816904811663818867009341751581380232066351461067404386138711392602905182327q = 165862216368738151171691047077971125385823304861583668749112440485286071513555171553668744837558717911342949436706045003893101207778257828156155579957939073590381726467515305197248665285721804095245979532718423232742857246879254699058634781094524194465195004455721760308439281036465034307352501227102299122599e = 65537c = 8714149934588122613890609205826559063957396235456334581066750104141833387128819259074228632737215784067681665337373847122241506740977460425676706234123688048971299968252735566083061567386357327514300746902937654004543191945690400727133317228366779579116882233771039719002815276546167694160681831378762223177951840415429867605824997691072569915435484862548063841182891523397571914055707256503122950455644515402154037908557382756498138387988939464887512595990270123841900640997837144301259531459279512993819808359480410211723491073722980281648910041025010174785548169983002872841283535091066006242941399443173584257860n = p * qphi = (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 hashlibhashlib.md5(b\"message\").hexdigest() # 输出32位16进制字符串

五、攻击技术

1. 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）

2. 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）

3. 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

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