CTF古典密码：移位密码

前言

密码和编码都是加密，但是有着本质区别：那个密码比编码多一个密钥（key）。这里的密码，不是指平常用来登陆奇安信的密码，而是指加密字符串。我们将数据（明文）通过一定规则（秘钥）进行打乱混编（加密）得到字符串（密文），这就是密码的基本流程。密码学中，一般将明文用m表示，将密文用c表示，将秘钥k表示。

移位密码是最简单的密码形式之一，也是最容易理解的密码形式。上述加密基本流程就是针对这种密码形式的最大白话的描述。

简单例子

这里有一个明文“qianxinshequ”，有一个秘钥“4132”，用下面的形式进行书写：

m="qianxinshequ"
k="4132"

当m为qianxinshequ的时候，先按照秘钥长度对其进行分割，已知 len(k)=4 ：

qian xins hequ

m被分为了3部分，按照k的数字顺序对每一部分的明文进行移位加密。根据k，每一部分的明文第一位被换到了第四位，第二位被换到了第一位，第三位依旧是第三位，第四位被换到第二位。剩下的两部分，以此类推。

经过变化，m变为：

inaq isnx euqh

合并就变成了密文：

inaqisnxeuqh

一个简单移位密码完成。

曲路密码

将m填入一个表中，按照定向的连贯的顺序进行遍历，对其进行加密，是移位密码的一种。

此时，k看起来是一个表的形式，但仍然可以用字符串进行表达。因为k就是行列数。如下图所示：修改行列数就可以修改k。

有以下m

m = "qianxinyuanchuang"

k为7行5列，c为：

unihcxnngaaiunayq

加密程序代码：

import recol = 7
row = 5
m = input()
c = ""
temp = []for i in range(col):temp.append([])for index, i in enumerate(m):temp[index % col].append(i)
re_temp = list(reversed(temp))for index, i in enumerate(re_temp):if index % 2 == 0:i = list(reversed(i))c += "".join(i)plaintext = ""
length = len(m)
min_row = length // col       
min_num = col - length % col  temp = []
index = 0for i in range(col):if i < min_num:temp.append(m[index:index+min_row])index += min_rowelse:temp.append(m[index:index+min_row+1])index += min_row + 1print(temp)for index, i in enumerate(temp):if index % 2 == 0:temp[index] = "".join(list(reversed(re.findall(".{1}", temp[index]))))
temp.reverse()for i in range(length):plaintext += temp[i % col][i // col]print(f"{plaintext} : {c}")

栅栏密码

栅栏密码是一种规则比较特殊的移位密码，他的k是一个数字，用来表示栅栏的长度。其具体加密过程为，将要加密的m分成若干组。每组一共有k个字符。然后取每组第一个字符顺次连接，组成第一个字符串。然后再将第二个字符顺次连接，组成第二个字符串。以此类推，直到所有的m加密完毕。最后将加密后的字符串拼接在一起，便是c。

有以下样例

m = "qianxin"
k = "2"

按照k进行分解

qi an xi n

每组首位相加，以此类推

qaxn ini

合并得出c

c = "qaxnini"

加密程序代码：

m = input()
k = 2c = []
length = len(m)for i in range(k):for j in range(i, length, k):c.append(m[j])print (''.join(c))

解密程序代码：

from calendar import c
from msvcrt import kbhitc = input()
k = 2
m  = [] 
length = len(c)q, r = divmod(length, k)
n = (q + 1) if r else q 
mid = n * (k - r)for i in range(n - 1):for j in range(i, mid, n):m.append(c[j])for j in range(mid + i, length, n - 1):m.append(c[j])for j in range(n - 1, mid, n):m.append(c[j])print (''.join(m))

云影密码

云影密码，他仅包含01248五个数字，其中的0用于分割，其余数字用于加和操作之后转换为m。

m只包含字母（不区分大小写），将字母在字母表的排位分解为若干数字（只包含1248这四个数字）之和，然后将这些数字排列在一起便是一个字母的c。若干字母的c之间用0作分割线。

例如

m = "QIANXIN"

加密之后就是

c = "88108101084208880810842"

解密是这样的

881 81 1 842 888 81 842

各组相加

17 9 1 14 24 9 14

对应

Q I A N X I N

连起来就是m

m = "QIANXIN"

加密程序:

mcode = input()
dic = [chr(i) for i in range(ord("A"), ord("Z") + 1)]
m = [i for i in mcode]
tmp = [];flag = []for i in range(len(m)):for j in range(len(dic)):if m[i] == dic[j]:tmp.append(j + 1)for i in tmp:res = ""if i >= 8:res += int(i/8)*"8"if i%8 >=4:res += int(i%8/4)*"4"if i%4 >=2:res += int(i%4/2)*"2"if i%2 >= 1:res += int(i%2/1)*"1"flag.append(res + "0")print ("".join(flag)[:-1])

解密程序:

c = input () 
c = c.split("0") 
m = ''for i in range(0, len(c)):str = c[i]sum = 0for i in str:sum += int(i)m += chr(sum + 64)print(m)

总结

古典密码当中的移位密码在ctf比赛当中最主要出现以上三种形式，其中的k有的是固定的，有的是自定义的（需要爆破）。

固定的是云影密码，自定义的是曲路密码和栅栏密码。其中曲路密码的k的爆破主要是针对行列数的改变和遍历方向的不同。而栅栏密码爆破则主要针对的是k的数值不同。

竞赛当中也有一些小技巧可以使用。

比如已知m为flag{…}，那么如果在c可以主要寻找flag不同的组合方式。通过四个字母的组合方式去推断k的可能性。