[SWPUCTF 2024 秋季新生赛]Bury the Light WP

原创

太岁

修改于 2024-10-30 14:05:21

3330

题目：

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.number import *
from Crypto.Util.Padding import pad
from secret import flag
mask1 = 131151158277430590850506190902325379931
mask2 = 234024231732616562506949148198103849397
mask3 = 175840838278158851471916948124781906887
mask4 = 270726596087586267913580004170375666103
def lfsr(R, mask):
    R_bin = [int(b) for b in bin(R)[2:].zfill(128)]
    mask_bin = [int(b) for b in bin(mask)[2:].zfill(128)]
    s = sum([R_bin[i] * mask_bin[i] for i in range(128)]) & 1
    R_bin = [s] + R_bin[:-1]
    return (int("".join(map(str, R_bin)), 2), s)
def ff(x0, x1, x2, x3):
    return (x0 ^ x1 ^ x2 ^ x3) & 1
def round(R, R1_mask, R2_mask, R3_mask, R4_mask):
    out = 0
    R1_NEW, _ = lfsr(R, R1_mask)
    R2_NEW, _ = lfsr(R, R2_mask)
    R3_NEW, _ = lfsr(R, R3_mask)
    R4_NEW, _ = lfsr(R, R4_mask)
    for _ in range(300):
        R1_NEW, x1 = lfsr(R1_NEW, R1_mask)
        R2_NEW, x2 = lfsr(R2_NEW, R2_mask)
        R3_NEW, x3 = lfsr(R3_NEW, R3_mask)
        R4_NEW, x4 = lfsr(R4_NEW, R4_mask)
        out = (out << 1) + ff(x1, x2, x3, x4)
    return out
key = getRandomNBitInteger(128)
out = round(key, mask1, mask2, mask3, mask4)
cipher = AES.new(long_to_bytes(key), mode=AES.MODE_ECB)
print(f"out = {out}")
print(f"enc = {cipher.encrypt(pad(flag.encode(), 16))}")
#out = 1758689793017181583485607518128257451365441445520643573250819171196665713945177624962575711
#enc = b'g\xf6\xc8\x1d\x1ap\xb9\xefd\xcc\xf0t\xe8/O\x7f\x89\xa3l \x8bR[\x91\xddd\x11\x98tA\x12\xcc\xa5Jl\x08\xd7\x87\xa2M\x1c\xe46rm\x16\x9b('

现在来逐行分析一下我写的史山吧：

from Crypto.Cipher import AES 
from Crypto.Util.number import * 
from Crypto.Util.Padding 
import pad from secret import flag

引用库，flag

mask1 = 131151158277430590850506190902325379931
mask2 = 234024231732616562506949148198103849397
mask3 = 175840838278158851471916948124781906887
mask4 = 270726596087586267913580004170375666103

定义掩码：这四个变量 mask1、mask2、mask3 和 mask4 是常数整数，用作线性反馈移位寄存器（LFSR）操作的位掩码。

deflfsr(R, mask):     
R_bin = [int(b) for b inbin(R)[2:].zfill(128)]     
mask_bin = [int(b) for b inbin(mask)[2:].zfill(128)]     
s = sum([R_bin[i] * mask_bin[i] for i inrange(128)]) & 1     
R_bin = [s] + R_bin[:-1]     
return (int("".join(map(str, R_bin)), 2), s)

LFSR 函数，该函数执行LFSR（线性反馈移位寄存器）操作的一次迭代：

R_bin 和 mask_bin 分别是 R 和 mask 的二进制位列表，填充为128位。
s 是 XOR 操作的结果：它计算 R_bin 和 mask_bin 的点积，然后取模2，生成一个单独的位。
R_bin 向右移一位，并将 s 插入到开头。
返回：返回一个包含更新后的 R 值和位 s 的元组。

defff(x0, x1, x2, x3):     
return (x0 ^ x1 ^ x2 ^ x3) & 1

位操作函数 ff：

接收四个输入位，对它们执行 XOR 操作。结果返回为一个单独的位，用于加密轮次中。

defround(R, R1_mask, R2_mask, R3_mask, R4_mask):     
out = 0     
R1_NEW, _ = lfsr(R, R1_mask)     
R2_NEW, _ = lfsr(R, R2_mask)     
R3_NEW, _ = lfsr(R, R3_mask)     
R4_NEW, _ = lfsr(R, R4_mask)     
for _ inrange(300):         
R1_NEW, x1 = lfsr(R1_NEW, R1_mask)         
R2_NEW, x2 = lfsr(R2_NEW, R2_mask)         
R3_NEW, x3 = lfsr(R3_NEW, R3_mask)         
R4_NEW, x4 = lfsr(R4_NEW, R4_mask)         
out = (out << 1) + ff(x1, x2, x3, x4)     
return out

加密轮次函数 round

out 初始化为零，并在每次迭代中累加生成的位。
初始化LFSRs：通过对 R 和每个掩码应用 lfsr 函数来生成 R1_NEW、R2_NEW、R3_NEW 和 R4_NEW。
300 轮次：循环执行300次，每次更新每个LFSR并获得新的位（x1、x2、x3、x4）。
ff(x1, x2, x3, x4) 提供一个单个位，将其移位并添加到 out。
返回：300轮次后，out 包含一个300位的结果，即 round 函数的最终输出。

key = getRandomNBitInteger(128) 
out = round(key, mask1, mask2, mask3, mask4) 
cipher = AES.new(long_to_bytes(key), mode=AES.MODE_ECB) 
print(f"out = {out}") 
print(f"enc = {cipher.encrypt(pad(flag.encode(), 16))}")

密钥生成和加密

key：生成一个128位的随机整数作为AES密钥。
out：调用 round 函数，传入 key 和四个掩码，以生成一个伪随机的300位输出。
AES 加密：
使用 key 创建一个新的 AES 密码器。
对 flag（假定为字符串）进行填充，并使用AES的ECB模式加密。
输出：打印生成的300位 out 以及加密后的 flag。

# out = 1758689793017181583485607518128257451365441445520643573250819171196665713945177624962575711 
# enc = b'g\xf6\xc8\x1d\x1ap\xb9\xefd\xcc\xf0t\xe8/O\x7f\x89\xa3l \x8bR[\x91\xddd\x11\x98tA\x12\xcc\xa5Jl\x08\xd7\x87\xa2M\x1c\xe46rm\x16\x9b('

然后在抛瓦里获得key（其实没有key也可以，ff已经给的很简单了）

题目使用了AES加密，并结合LFSR（线性反馈移位寄存器）生成了伪随机序列。题目给出了一个输出，这是一个300位的整数值，以及一个AES加密后的密文。目标是通过反向推导出AES密钥并解密密文得到原始 flag。

思路：

从LFSR生成的伪随机序列 out 中提取约束条件，将其转换为线性方程组，最终推导出加密密钥 key。利用该密钥，成功解密密文 enc 并获取到 flag

exp：

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.number import long_to_bytes
from functools import reduce
mask1 = 211151158277430590850506190902325379931
mask2 = 314024231732616562506949148198103849397
mask3 = 175840838278158851471916948124781906887
mask4 = 270726596087586267913580004170375666103
def lfsr(R, mask):
 s = reduce(lambda x, y: x ^ y, [(R >> i) & 1 * ((mask >> i) & 1) for i in range(128)])
 R = ((R << 1) | s) & ((1 << 128) - 1) 
 return R, s
def ff(x0, x1, x2, x3):
 return (x0 ^ x1 ^ x2 ^ x3) & 1
out = 1758689793017181583485607518128257451365441445520643573250819171196665713945177624962575711
enc = b'g\xf6\xc8\x1d\x1ap\xb9\xefd\xcc\xf0t\xe8/O\x7f\x89\xa3l \x8bR[\x91\xddd\x11\x98tA\x12\xcc\xa5Jl\x08\xd7\x87\xa2M\x1c\xe46rm\x16\x9b('
# Initialize R as a single 128-bit integer
R = 1 << 127 
equation = [(1 << 127, 1)]
for i in range(270):
 R1_NEW, x1 = lfsr(R, mask1)
 R2_NEW, x2 = lfsr(R1_NEW, mask2)
 R3_NEW, x3 = lfsr(R2_NEW, mask3)
 R4_NEW, x4 = lfsr(R3_NEW, mask4)
 if out >> (269 - i) & 1:
 equation.append((x1 ^ x2 ^ x4, 1))
 equation.append((1 << 126, 0))
key = 268498734989386806140712175125788827088
key_bytes = long_to_bytes(key)
cipher = AES.new(key_bytes, mode=AES.MODE_ECB)
decrypted_flag = cipher.decrypt(enc)
print(f"flag = {decrypted_flag}")

原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。

如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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现在来逐行分析一下我写的史山吧：

然后在抛瓦里获得key（其实没有key也可以，ff已经给的很简单了）

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