CTF中常见密码学(一)

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KenNULLASCII编码75101110NULL二进制位010010110110010101101110NULL分组010010110110010101101110转换后的十进制&BASE64码表索引18542146结果&Base64码表S2Vu
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0A16Q32g48w1B17R33h49x2C18S34i50y3D19T35j51z4E20U36k5205F21V37l5316G22W38m5427H23X39n5538I24Y40o5649J25Z41p57510K26a42q58611L27b43r59712M28c44s60813N29d45t61914O30e46u62+15P37f47v63/
在附上一张ASCII码表图，如下图，图来自于网络。

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。

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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0A9J18S2731B10K19T2842C11L20U2953D12M21V3064E13N22W3175F14O23X6G15P24Y7H16Q25Z8I17R262
可以看如下表格
文本KenNULLNULLASCII编码75101110NULLNULL二进制位010010110110010101101110NULLNULL分组0100101101100101011011100分组后的十进制913182228索引值JNSW4

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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008811992210A3311B4412C5513D6614E7715F
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。

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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

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 instr:
    result =hex(ord(i)).replace(r'0x',r'\u')dict.append(result)print("".join(dict))

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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

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六.进制转换

1.python实现进制转换

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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

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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

。

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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

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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))

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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。

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2.手算进制

可以直接参考百度百科👉进制转换。

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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

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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。

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八.栅栏密码

栅栏密码潜规则，字符不会超过30个。

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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。

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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

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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。
KENSBACDFGHIJLMOPQRTUVWXYZ
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ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ密文字母KAHOUZECIPVNDJQWSFLRXBGMTY
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

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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ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ密文字母ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

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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ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ密文字母BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA
python代码如下，1代表的是移位。

defcaser():
    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()

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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
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ012345678910111213141516171819202122232425

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

。

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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。。。。

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3.python代码

如下是加密代码。

defaffine_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defaffine_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))

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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👇。
123451abcde2fghi/jk3lmnop4qrstu5vwxyz
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

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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

kensbACDFGHI/JLMOPQRTUVWXYZ
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。
stegabFYBCGK
解密就是加密过程。

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