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性质① m是素数时,有φ(m)=m-1
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性质② 当m、n互素时,φ(m*n)=φ(m)*φ(n)
性质③ 对一切正整数n,有φ(p^n)=[p^(n-1)]*(p-1)
它于1640年由Descartes首先给出证明,后来Euler(欧拉)于1752年又独立地给出证明,我们称其为欧拉定理,在国外也有人称其为Descartes定理,R+V-E=2就是欧拉公式。
在任何一个规则球面地图上,用R记区域个数,V记顶点个数,E记边界个数,则R+V-E=2,这就是欧拉定理。
当R=2时。
由说明1这两个区域可想象为以赤道为边界的两个半球面,赤道上有两个“顶点”将赤道分成两条“边界”。
即R=2,V=2,E=2于是R+V-E=2,欧拉定理成立。
本文参考 为对其知识进行掌握,写此文章来梳理和加深记忆
前言:理解基本概念,本文将每种攻击方式实现方法提炼成了一个函数,便于理解原理也可以直接调用。
基础:
RSA概要:
在开始前可以通过 《RSA算法详解》 这篇文章了解关于RSA的基础知识,包括加解密方法,算法原理和可行性证明等。(特详细)
应用流程:
1.选取两个较大的互不相等的质数p和q 计算n =p q。
2.计算phi =(p-1) (q-1)。
3.选取任意的e,使得e满足1ephi 且 gcd(e,phi) ==1 .
4.计算e关于phi的模逆元d,即d满足(e*d)%phi ==1.
5.加解密:c=(m^e)%n ,m =(c^d)%n.其中m为明文,c为密文 (n,e)为公钥,d为私钥,要求0=mn.
求模逆可直接利用gmpy2库。如 import gmpy2 print gmpy2.invert(47,30) 可求得47模30的逆为23。
扩展欧几里得算法基于欧几里得算法,能够求出使得 ax+by=gcd(a,b) 的一组x,y。
常见攻击方式实践
准备工具
python gmpy2库 libnum库
yafu
RSATool2v17.exe
RSA解密
若已知私钥d,则可以直接解密:m=pow(c,d,n).
若已知质数p和q,则通过依次计算欧拉函数值phi、私钥d可解密。简易实现如下:
在选取加密指数e时要求phi,e互质,也就是gcd(phi,e)==1 ,如果不满足是无法直接解密的。
SCTF2018的Crypto - a number problem,题目是: x**33=1926041757553905692219721422025224638913707 mod 3436415358139016629092568198745009225773259 tell me the smallest answer of x
其中n=3436415358139016629092568198745009225773259 可以直接分解得到p,q,出phi=(p-1)*(q-1) ,然后惊奇地发现gcd(phi,33)==3 。这时如果对加密过程比较熟悉的话,就可以想到实际上公钥e=11 ,明文是m=x^3 ,应该先求出m。然后再爆破x。
n2,n3已知,利用共模攻击得到n1,由gcd(n1,n2)==p1 分解n1,n2,就可解密得到两部分msg,拼接即可。
小明文攻击
适用情况:e较小,一般为3。
公钥e很小,明文m也不大的话,于是 m^e=k*n+m 中的的k值很小甚至为0,爆破k或直接开三次方即可。Python实现:
例子:Extremely hard RSA
题目提供的n是4096位的,e=3。
Rabin加密中的N可被分解
适用情况:e==2
Rabin加密是RSA的衍生算法,e==2是Rabin加密典型特征,可以百度或阅读 以了解到详细的说明,这里只关注解密方法。一般先通过其他方法分解得到p,q,然后解密。
Python实现:
函数返回四个数,这其中只有一个是我们想要的明文,需要通过其他方式验证,当然CTF中显然就是flag字眼了。
Wiener’s Attack
适用情况:e过大或过小。
工具:
在e过大或过小的情况下,可使用算法从e中快速推断出d的值。详细的算法原理可以阅读: 低解密指数攻击 。
例子:2018强网杯nextrsa-Level2
**私钥文件修复
适用情况:提供破损的私钥文件。 **
参考 修复存储私钥的文件,得到p和q。
**私钥修复
Python 脚本:**
从缺失的私钥中,我们可以分析出各部分数据代表的数字。
改动原脚本中的各部分内容即可恢复出私钥,大致算法为:
**LSB Oracle Attack
适用情况:可以选择密文并泄露最低位。 **
在一次RSA加密中,明文为m,模数为n,加密指数为e,密文为c。我们可以构造出 c'=((2^e)*c)%n=((2^e)*(m^e))%n=((2*m)^e)%n , 因为m的两倍可能大于n,所以经过解密得到的明文是 m'=(2*m)%n 。我们还能够知道 m' 的最低位 lsb 是1还是0。 因为n是奇数,而 2*m 是偶数,所以如果 lsb 是0,说明 (2*m)%n 是偶数,没有超过n,即 mn/2.0 ,反之则 mn/2.0 。举个例子就能明白 2%3=2 是偶数,而 4%3=1 是奇数。以此类推,构造密文 c"=(4^e)*c)%n 使其解密后为 m"=(4*m)%n ,判断 m" 的奇偶性可以知道 m 和 n/4 的大小关系。所以我们就有了一个二分算法,可以在对数时间内将m的范围逼近到一个足够狭窄的空间。
更多信息可参考: RSA Least-Significant-Bit Oracle Attack 和 RSA least significant bit oracle attack 。
Python实现:
欧拉常数(Euler-Mascheroniconstant)。
学过高等数学的人都知道,调和级数S=1+1/2+1/3+..是发散的这时引用欧拉常数。
在数论,对正整数n,欧拉函数是小于n的正整数中与n互质的数的数目(因此φ(1)=1)此函数以其首名研究者欧拉命名(Euler’stotientfunction),它又称为Euler’stotientfunction、φ函数、欧拉商数等例如φ(8)=4,因为1,3,5,7均和8互质。
φ函数的值 通式:φ(x)=x(1-1/p1)(1-1/p2)(1-1/p3)(1-1/p4)…..(1-1/pn),其中p1, p2……pn为x的所有质因数,x是不为0的整数。φ(1)=1(唯一和1互质的数(小于等于1)就是1本身)。 (注意:每种质因数只一个。比如12=2*2*3那么φ
欧拉函数21计算:
分解质因数:21=2^3*3*5。
欧拉函数:φ(21)=21*(1-1/2)(1-1/3)(1-1/5)=120*1/2*2/3*4/5=32。
小于或等于n的正整数中与n互质的数的数目(因此φ(1)=1)。设n为正整数,以 φ(n)表示不超过n且与n互素的正整数的个数,称为n的欧拉函数值φ:N→N,n→φ(n)称为欧拉函数。
函数的近代定义
是给定一个数集A,假设其中的元素为x,对A中的元素x施加对应法则f,记作f(x),得到另一数集B,假设B中的元素为y,则y与x之间的等量关系可以用y=f(x)表示,函数概念含有三个要素:定义域A、值域B和对应法则f。其中核心是对应法则f,它是函数关系的本质特征。