课前准备¶
预先了解一下CTF中密码方向及古典密码分类
基础知识¶
CTF密码方向分类¶
CTF中的密码学主要包括「编码 Encoding 」 , 「古典密码学 Classic cryptography 」 和 「现代密码学 Modern cryptography 」三部分，虽然不再符合现代 严谨的密码学 的定义，但在广义的密码学上 「编码 Encoding 」 依旧被承认为密码学分支。
由于密码学的发展 以及 CTF 比赛的不断革新，编码和古典密码已经很少出现在密码学方向的题目中了，即使出现也会跟随现代密码学一同使用，更常见的反而是在「 杂项 MISC 」中作为签到题或者一般简单题目考察。
相关工具¶
1，gmpy2
1 | |
2，pycryptodome
1 | |
3.pwntools
1 | |
4，sagemath
ps:(提问的智慧)
古典密码之移位密码¶
移位式密码，它们字母本身不变，但它们在消息中顺序是依照一个定义明确的项目改变。许多移位式密码是基于几何而设计的，可分为一个简单的加密（也易被破解），可以将字母向右移1位。例如，明文"Hello my name is Alice."将变成"olleH ym eman si ecilA."。
栅栏密码¶
最经典的移位密码就是栅栏密码
①把将要传递的信息中的字母交替排成上下两行。
②再将下面一行字母排在上面一行的后边，从而形成一段密码。
③例如：明文：THE LONGEST DAY MUST HAVE AN END加密：
1、把将要传递的信息中的字母交替排成上下两行。T E O G S D Y U T A E N N H L N E T A M S H V A E D
2、 密文：将下面一行字母排在上面一行的后边。TEOGSDYUTAENN HLNETAMSHVAED
解密：先将密文分为两行T E O G S D Y U T A E N N H L N E T A M S H V A E D再按上下上下的顺序组合成一句话明文：THE LONGEST DAY MUST HAVE AN END
古典密码之替换密码¶
替换密码是字母（或是字母群）作有系统的代换，直到消息被替换成其它难以解读的字。
替换式密码亦有许多不同类型。如果每一个字母为一单元（或称元素）进行加密操作，就可以称之为 「简易替换密码 simple substitution cipher」 或 「单表加密 monoalphabetic cipher 」另又称为 单字母替换加密 ; 以数个字母为一单元则称为 「多表加密 polyalphabetic cipher」 或 「表格式加密 polygraphic」。
单表替换¶
以Atbash码为例，其密文表是明文表的逆转：
明文表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
密文表：ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
明文：the quick brown fox jumps over the lazy dog
密文：gsv jfrxp yildm ulc qfnkh levi gsv ozab wlt
凯撒密码¶
凯撒密码 Caesar¶
凯撒密码（或称恺撒加密、恺撒变换、变换加密、位移加密）是一种 单表代换 替换加密，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，当 偏移量 Key = 3 的时候，所有的字母 A 将被替换成 D，B 变成 E，以此类推。
多表替换¶
维吉尼亚密码¶
维吉尼亚密码 Vigenère Cipher¶
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 替换加密，根据密钥 (当密钥长度小于明文长度时可以循环使用) 来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。
在一个凯撒密码中，字母表中的每一字母都会作一定的偏移，例如偏移量为 3 时，A 就转换为了 D、B 转换为了 E……而维吉尼亚密码则是由一些偏移量不同的凯撒密码组成。
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。
举个例子，假设明文为：ATTACKATDAWN
选择某一关键词并重复而得到密钥，如关键词为 LEMON 时，密钥为：
LEMONLEMONLE
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
古典密码之编码¶
编码不同于密码，他的关键不是隐藏信息，而是处理信息，是信息的另一种表示形式，用于解决一些特殊字符、不可见字符的传输问题。
将原始信息变成编码信息的过程为 「编码 Encoding 」，反之，将编码信息转化回原始信息，转化的过程称之为 「解码 Dncoding 」。
编码很少单独作为题目出现在 CTF 中，除开 T0 级别的签到题目，多数情况都贯穿 CTF 的各个方向，包括但不限于 杂项 和 密码学。
工具¶
Cyberchef
CyberChef 是 CTF 中最常用的编码解码工具之一，内含多种编码和解码方式。
常见编码¶
ASCII 编码¶
一种使用指定的 7 位或 8 位二进制数组合来表示 128 或 256 种可能的字符的编码方式。
Hex¶
「Hex Hexadecimal 」 意为 "十六进制"，虽然十六进制经常用于与编码相关的上下文中，但它并不是一种编码，只是一种数值表示法。
Base 家族¶
Base 家族的编码方式提供了一种方法，将原始的二进制数据转换成一个更“友好”的、由特定字符集组成的字符串格式，比如 base64、base32、base16 可以分别编码转化 8 位字节为 6 位、5 位、4 位。16,32,64 分别表示用多少个字符来编码
Base 家族¶
以 Base64 为例：
编码过程：
1.将输入数据分割成长度为 3 的字节组。
2.将这三个字节转换为 4 个 6 位的组。这样做是通过将这三个字节（总共 24 位）重组为 4 个 6 位的数值。
3.使用这 4 个 6 位的数值作为索引，从 BASE64 字符集中选择对应的字符。
4.如果输入数据的字节长度不是 3 的倍数，就在输出的 BASE64 字符串后面加上一个或两个 '=' 字符作为填充。
源文本：Go
G -> 01000111
o -> 01101111
得到8位binary：01000111 01101111
分组为6位binary：010001 110110 1111
补0：010001 110110 111100
对应十进制：17 54 60 (为数组下标)
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/
---------------------------------↑---------------------------------------------------------------↑---------↑---
010001 -> R
110110 -> 2
111100 -> 8
查表得：R28
补齐得：R28=
URL 编码¶
URL 编码,也被称为百分号编码，是一种编码机制，用于将不安全或特殊的字符转换为%后跟其 ASCII 的十六进制表示，以确保 URL 的安全传输。
通常的 url 编码只会处理符号和不可见字符，比如 Squdgy fez, blank jimp crwth vox
会被编码为 Squdgy%20fez%2C%20blank%20jimp%20crwth%20vox (普通类型)
但在 CTF 中我们可能会将其编码为
%53%71%75%64%67%79%20%66%65%7a%2c%20%62%6c%61%6e%6b%20%6a%69%6d%70%20%63%72%77%74%68%20%76%6f%78 (复杂类型)
Unicode 编码¶
默认模式
\u0054\u0065\u0073\u0074\u0040\u0031\u0032\u0033
宽字符
\u{54}\u{65}\u{73}\u{74}\u{40}\u{31}\u{32}\u{33}
编码模式
U+0054U+0065U+0073U+0074U+0040U+0031U+0032U+0033
CSS实体 十六进制
\0054\0065\0073\0074\0040\0031\0032\0033
莫尔斯电码¶
「 摩尔斯电码 Morse code 」也被称作摩斯密码，当然虽然有密码一词，但其并不属于加解密算法，而是一种经典的编码方式。
A .- N -. . .-.-.- + .-.-. 1 .----
B -... O --- , --..-- _ ..--.- 2 ..---
C -.-. P .--. : ---... $ ...-..- 3 ...--
D -.. Q --.- " .-..-. & .-... 4 ....-
E . R .-. ' .----. / -..-. 5 .....
F ..-. S ... ! -.-.-- 6 -....
G --. T - ? ..--.. 7 --...
H .... U ..- @ .--.-. 8 ---..
I .. V ...- - -....- 9 ----.
J .--- W .-- ; -.-.-. 0 -----
K -.- X -..- ( -.--.
L .-.. Y -.-- ) -.--.-
M -- Z --.. = -...-
有趣の古典密码¶
宝可梦图腾¶
精灵语¶
盲文¶
课后作业¶
课后的三道习题都在http://ctf.miaoaixuan.cn/
平台的Crypto讲课作业提交处，做完三道题目后左上角提交wp(PDF格式)即可(不会的可以上网搜索，但不要照抄wp)，也可以自己找点题来练