Криптография/Блочные шифры. Атаки на блочные шифры

Ссылки

• презентация "Блочные шифры"
• видео "Блочные шифры"

Ciphertexts

xored_with_onebyte_key = b"'\x1c\x1cS\x14\x1c\x1c\x17S\x07\x1cS\x11\x16S\x07\x01\x06\x16"

xored_with_multibyte_key = b'\x08T\x1f\x10\x1a\x10E\x1d.\x00R\x03\x0c\x05\x17]a2\x17\x04\x1bD\x0c\x00a\x00\x1a\x00I\t\x0c\x1d%Y\x19\x0c\x05'\
b'\x08\x00\x01oT4\x00\x08\x16E\x1a2T\x06\r\x0cD\t\x1a5\x00\x1e\x00D\x00\x00\x125\x1cR\x11\x01\x05\x11S#\x06\x1b\x0b\x0e'\
b'\x17E\x07.\x00\x13\tI\x0b\x07\x1f(\x00\x17\x17\x08\x10\x0c\x1c/ZR,I\x13\x0c\x1f-T\x14\x04\n\x01E\x1e8T\x14\x00\x08\x16K'\
b'S\x08T\x05\x0c\x05\x08E\x03$\x06\x1f\x0c\x1dD\x0c\x07a\x00\x1dE\x19\x05\x16\x00a\x1b\x04\x00\x1bD\x08\x16a\x15\x1c\x01I'\
b'\x10\r\x01.\x01\x15\rI\t\x00]a5\x1c\x01I\x13\r\x16/T\x1b\x11I\x0c\x04\x00a\x13\x1d\x0b\x0cD\x15\x122\x00^E D\x12\x1a-\x18R'\
b'\x11\x1c\x16\x0bS5\x1c\x17E\x00\n\x0b\x163T\x17\x1c\x0cD\x11\x1ca\x07\x17\x00I\r\x11\x00a\x04\x13\x11\x01JE$)\x11\x00\x00I'\
b'\x10\r\x16a\x12\x17\x04\x1bD\r\x122T\x15\n\x07\x01E\x07)\x11\x00\x00I\x13\x0c\x1f-T\x10\x00I\n\n\x07)\x1d\x1c\x02GD*\x1d-\rR,I\x13'\
b'\x0c\x1f-T\x00\x00\x04\x05\x0c\x1do'

Задание 1

Скрипт:

symbl = "qwertyuiopasdfghjklzxcvbnm,./;'[]!? QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM"

def xor_srting(str, key):
	result = ''
	for i in range(len(str)):
		s = chr(str[i] ^ key)
		if s not in symbl:
			return False
		else:
			result +=  s
	return result


for k in range(256):
	p = xor_srting(xored_with_onebyte_key , k)
	if p:
		print('key ', k, 'str ', p)

Вывод:

key  114 str  Unn!fnne!un!cd!ustd
key  115 str  Too good to be true

Задание 2

Скрипт 1

Определяет длину ключа.

symbl = "qwertyuiopasdfghjklzxcvbnm,./;'[]!? QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM"

def count_weight(num):
	return bin(num).count('1')

def foo(str, key_len):
	weight = 0
	tmp_str = str[key_len:] + str[:key_len]
	for i in range(len(str)):
		weight += count_weight(str[i] ^ tmp_str[i])
	return weight/len(str)		


for i in range(2, len(c)//2):
	#tmp_w = xor_srting(c, i)
	tmp_w  = foo(c, i)
	if tmp_w < 2.7:
		print(i, ' ', tmp_w)

Вывод:

Calculating Hamming distance
8   2.498360655737705
16   2.5311475409836066
24   2.6950819672131145
32   2.675409836065574

Выбираем длину ключа 8.

Скрипт 2

Принимает на вход длину блока (разбивает строку на сеты и ломает каждый как однобайтовый xor-шифр):

symbl = "qwertyuiopasdfghjklzxcvbnm,./;[]!? QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM"
key_len = 8

def xor_srting(str, key):
    result = ''
    for i in range(len(str)):
        s = chr(str[i] ^ key)
        if s in symbl:
            result += s
        else:
            return False
        #result += s
    return result

def find_key(c):
    for k in range(256):
        p = xor_srting(c, k)
        if p:
            print('key:', chr(k), '| text:', p)


print('Finding possible keys\n')

for j in range(key_len):
    short_c = b''
    for q in range(len(c)//key_len):
        short_c += c[j + key_len*q].to_bytes(1, 'big')
    find_key(short_c)
    print('-'*25)

Вывод:

Finding possible keys

key: @ | text: Hn!!e/ruucnhomxHd!!!n!o!rmus!!i!rimimm
key: A | text: Io  d.sttboinlyIe   o n sltr  h shlhll
-------------------------
-------------------------
key: r | text: m ehkFtl iae ffwmovngnio, eeearegrbn r
-------------------------
key: e | text: ufaeiehetnlrIaeii edhdtn t yeteaoeegIe
-------------------------
-------------------------
key: d | text: ta mlr dasotwerl a tmwh  rn i.t ewn wa
-------------------------
key: e | text:  riie let bii . ismhehapwnntt hh ioOii
-------------------------
key: s | text: n.snriia tlolm ptser.esai eosWeatltnln
-------------------------

Скрипт 3

Принимает на вход ключ (если символ ключа - '*', то не преобразует соответствующий символ шифр-текста).

symbl = "qwertyuiopasdfghjklzxcvbnm,./;[]!? QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM"
key_len = 8
key = b'**re*des'

res = ''
for i in range(len(c)):
    if key[i % key_len] != b'*'[0]:
        key_symbol = key[i % key_len]
    else:
        key_symbol = 0
    res += chr(c[i] ^ key_symbol)

print(res)

Вывод для аргумента '**re*des'

Tmu�t n. f
          ar.a2easaheImin%YkileroTFr i2Tth
                                           li5leDdea5 tat #ins t.alIobl(etio/Z IIwil-Tfa
e m8Tfr.Twil p$mi itao assaeeandIthr.ghIme.a5ndIwhe/TitIhasaon
                                                               pa2,   wi- trn 5e nne3Tey
                                                                                         toaeeIitsaat. W IIwil-Treainooe t)reIwil-TbeInot)ngG On-

Первый символ ключа выбирается из A и @ по более осмысленному тексту при соответствующей подстановке.

Вывод для аргумента 'A*re*des'

ITmu�t no f
           ar. 2eas heImindYkiler.TFr isTth
                                            litleDdeat tat bins toalIoblietionZ IIwillTfa
e myTfr. ITwil pemi it o ass ee ndIthroghIme. 5ndIwhenTitIhas on
                                                                 pas,   wil trn te nnerTey
                                                                                           to eeIits at. IIwillTreain.Tgoe threIwillTbeInothngG Onl

Второй символ ключа угадываем из идеи, что строка whenTit должно отобразиться в when it, тогда он определяется как chr(ord('T')^ord(' ')) и равен t. Пятый символ ключа угадываем из идеи, что строка itIhas должно отобразиться в itIhas, тогда он определяется как chr(ord('I')^ord(' ')) и равен i.

В итоге ключ равен Atreidesа текст расшифровывается в

I must not fear. Fear is the mind-killer. Fear is the little-death that brings total obliteration. I will face my fear. I will permit it to pass over me and through me. And when it has gone past, I will turn the inner eye to see its path. Where the fear has gone there will be nothing. Only I will remain.