密码学-古典密码

news/2024/12/19 17:23:15/文章来源:https://www.cnblogs.com/youngbo-24/p/18617645

密码学-古典密码

前言

古典密码学（Classic cryptography）和现代密码学（Modern cryptography）的主要差别在于计算机的使用，一般来说，古典密码学是基于字符的，而现代密码学是基于二进制位的。

代换

代换密码是将明文中的字符替代成其他字符，即替代转换，若整个加密过程中每个字符采用同一张表替代，则为单表代换密码，类似的，若整个加密过程中每个字符采用不同的表替代，则为多表代换密码，典型的单表代换密码有凯撒密码、培根密码等，多表代换密码有维吉尼亚密码等。

置换

置换密码（Transposition Cipher）是一种通过改变明文中字符的顺序，而不是替换字符内容来进行加密的密码方法。置换密码的基本特点是加密过程中没有字母的替换，所有的字符都保留原样，只是它们的顺序发生了变化。因此，置换密码通常被认为是一种通过排列顺序来混淆信息的方法

1.1凯撒密码

凯撒密码(Caesar cipher)就是将明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如，当偏移量为3时，所有的字母A将被替换成D，B变成E，以此类推

eg:

明文：flag{This is a example!}
偏移量：3
密文：iodj{wklv lv d hadpsoh!}

在线解密网址

https://www.qqxiuzi.cn/bianma/kaisamima.php

但是ctf比赛中,还有一种变异的凯撒,就是每一位的偏移量都是不一样的,但是之间的偏移量是有一定的规律的

eg:

image-20241219151810679

先对应码表

可以看到第一个字符向后移了5,第二个向后移了6,第三个向后移了7,以此类推

str="afZ_r9VYfScOeO_UL^RWUc"
k=5
for i in str:print(chr(ord(i)+k),end='')k+=1
#以上只是一个简单的例子
#flag{Caesar_variation}

1.2培根密码

培根密码是一种替换密码，每个明文字母被一个由5字符组成的序列替换。以下是全部的对应关系(另一种对于关系是每个字母都有唯一对应序列，I和J与U/V各自都有不同对应序列)：

如果你看到一串字符里全是A和B，并且5个一组的时候，没错了，就是他。培根加密只能加密字母。 flag ==>AABAB ABABB AAAAA AABBA

image-20241219152332898

image-20241219154116458

网址

https://www.metools.info/code/bacon193.html#google_vignette

1.3维吉尼亚密码

维吉尼亚密码是在单一恺撒密码的基础上扩展出多表代换密码，根据密钥(当密钥长度小于明文长度时一般为循环使用，密钥越长相对破解难度越大)来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计

image-20241219162905462

为了生成密码，需要使用表格法。这一表格包括了 26 行字母表，每一行都由前一行向左偏移一位得到。具体使用哪一行字母表进行编译是基于密钥进行的，在过程中会不断地变换

对于明文的第一个字母 A，对应密钥的第一个字母 L，于是使用表格中 L 行字母表进行加密，得到密文第一个字母 L。类似地，明文第二个字母为 T，在表格中使用对应的 E 行进行加密，得到密文第二个字母 X。以此类推，可以得到：

明文：ATTACKATDAWN
密钥：LEMONLEMONLE
密文：LXFOPVEFRNHR

解密的过程则与加密相反。例如：根据密钥第一个字母 L 所对应的 L 行字母表，发现密文第一个字母 L 位于 A 列，因而明文第一个字母为 A。密钥第二个字母 E 对应 E 行字母表，而密文第二个字母 X 位于此行 T 列，因而明文第二个字母为 T。以此类推便可得到明文

链接:

http://www.hiencode.com/

1.4埃特巴什码

埃特巴什码是一种以字母倒序排列作为特殊密钥的替换加密，也就是下面的对应关系

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

明文:flag{This is a game!}
密文:uozt{gsrh rh z tznv!}

链接:

http://www.practicalcryptography.com/ciphers/classical-era/atbash-cipher/

1.5栅栏密码

特点:栅栏密码是一种简单的移动字符位置的加密方法，加密前后的字符数不变

栅栏密码的加密方式：把文本按照一定的字数分成多个组，取每组第一个字连起来得到密文1，再取每组第二个字连起来得到密文2……最后把密文1、密文2……连成整段密文

一般题目都会告诉栅栏数,如果没有只能进行枚举了

链接:https://www.qqxiuzi.cn/bianma/zhalanmima.php

1.6摩斯密码

特征：用点（.）和划（-）来编码范围0-9、A-Z的字符，字母不区分大小写，两个字母之间的空格用斜杠（/）或者三个点（.）或者一个划（-）表示，两个单词之间的间隔是七个点（.）。 根据摩斯编码的原理，CTF中也有出现过变种的摩斯编码，比如点（.）和划（-）用数字0和1来表示等此类变种的思路。

http://ctf.ssleye.com/morse.html （编码的时候不转换空格）  http://rumkin.com/tools/cipher/morse.php （空格用斜杠表示）

1.7ROT5/13/18/47

ROT5：只对数字进行编码，用当前数字往前数的第5个数字替换当前数字，例如当前为0，编码后变成5，当前为1，编码后变成6，以此类推顺序循环。

ROT13：只对字母进行编码，用当前字母往前数的第13个字母替换当前字母，例如当前为A，编码后变成N，当前为B，编码后变成O，以此类推顺序循环。

ROT18：这是一个异类，本来没有，它是将ROT5和ROT13组合在一起，为了好称呼，将其命名为ROT18。

ROT47：对数字、字母、常用符号进行编码，按照它们的ASCII值进行位置替换，用当前字符ASCII值往前数的第47位对应字符替换当前字符，例如当前为小写字母z，编码后变成大写字母K，当前为数字0，编码后变成符号_。用于ROT47编码的字符其ASCII值范围是33－126，

链接:http://www.qqxiuzi.cn/bianma/ROT5-13-18-47.php

1.8常见的编码

1.8.1base家族

base64:

特征特点：密文由64个字符(A-Z,a-z,0-9,+,/)组成，末尾可能会出现1或2个’=’ 最多有2个

image-20241219165105044

链接:

http://ctf.ssleye.com/base64.html

base32:

密文由32个字符（A-Z,2-7)组成，末尾可能会有‘=’，但最多有6个

链接:

http://ctf.ssleye.com/base64.html

base16:

密文由16个字符（0-9,A-F）组成

链接:

http://ctf.ssleye.com/base64.html

base36:

密文由36个字符（0-9,a-z）组成，加密仅支持整数数字，解密仅支持字符串，不支持中文 密文由36个字符（0-9,A-Z）

链接:

http://ctf.ssleye.com/base36w.html

base58:

Base58是用于Bitcoin中使用的一种独特的编码方式，主要用于产生Bitcoin的钱包地址，Base58不使用数字”0”，字母大写”O”，字母大写”I”，和字母小写”l”，以及”+”和”/”符号

链接:

http://ctf.ssleye.com/base58w.html

base62:

密文由62字符（0-9，a-z，A-Z）组成

链接:

https://base62.io/（支持中文）

http://decode-base62.nichabi.com http://ctf.ssleye.com/base62.html（仅支持数字）

base91:

密文由91个字符（0-9，a-z，A-Z,!#$%&()*+,./:;<=>?@[]^_`{|}~”）组成

链接:

http://ctf.ssleye.com/base91.html

base100:

也就是常见的表情符号

1.8.2ascii编码

用1个字节的8位数来编码英文字符集，即所有字母数字等英文符号可以用二进制数、十进制、十六进制来表示。比如大写字母A可分别用二进制数（01000001）、十进制（65）、十六进制（0x41）来表示

个别的字母就是通过码表对照即可,这里可以结合变异的凯撒(对照前面的几个字母flag)

链接:

http://www.ab126.com/goju/1711.html

http://ctf.ssleye.com/cencode.html

1.8.3unicode编码

国际标准字符，将全球的各种语言的每个字符定义一个唯一的编码，以满足跨语言、跨平台文本信息的转换，当编码和解码的字符集出现不一致的时候就会出现乱码。

一般有四种表示形式

image-20241219170119023

链接:

http://tool.chinaz.com/tools/unicode.aspx

1.8.4URL编码

一个字符ascii码的十六进制，然后在前面加上%

%66   f
%61   a
%6C   l
%67   g

链接:

http://www.hiencode.com/url.html

1.8.5brainfuck

密文由+.<>[]’ && ‘!.?或者’+-.<>[]’等组成

一般和Ook编码出现

链接:

https://www.splitbrain.org/services/ook

还有许多的编码,就不再阐述了

Reference

https://cloud.tencent.com/developer/article/1419464

https://xcbyao.com/2020/01/21/Crypto_classical/

https://blog.csdn.net/wanfengchuifu/article/details/135910625

https://hello-ctf.com/HC_Crypto/Classicalcipher/#rail-fence

后记

自己也是一个刚刚学习的小白...

如果文中有错误的地方，请各位大佬不吝赐教，也欢迎大家来捧场！

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