维纳攻击总结

维纳攻击

wiener attack 是依靠连分数进行的攻击方式，适用于非常接近某一值（比如1）时，求一个比例关系(通常是e / N = 1)，在不同的题目中也会产生很多变式。 ### 解题模板

import gmpy2
import libnum

def continuedFra(x, y):
    """计算连分数
    :param x: 分子
    :param y: 分母
    :return: 连分数列表
    """
    cf = []
    while y:
        cf.append(x // y)
        x, y = y, x % y
    return cf
def gradualFra(cf):
    """计算传入列表最后的渐进分数
    :param cf: 连分数列表
    :return: 该列表最后的渐近分数
    """
    numerator = 0
    denominator = 1
    for x in cf[::-1]:
        # 这里的渐进分数分子分母要分开
        numerator, denominator = denominator, x * denominator + numerator
    return numerator, denominator
def solve_pq(a, b, c):
    """使用韦达定理解出pq，x^2−(p+q)∗x+pq=0
    :param a:x^2的系数
    :param b:x的系数
    :param c:pq
    :return:p，q
    """
    par = gmpy2.isqrt(b * b - 4 * a * c)
    return (-b + par) // (2 * a), (-b - par) // (2 * a)
def getGradualFra(cf):
    """计算列表所有的渐近分数
    :param cf: 连分数列表
    :return: 该列表所有的渐近分数
    """
    gf = []
    for i in range(1, len(cf) + 1):
        gf.append(gradualFra(cf[:i]))
    return gf


def wienerAttack(e, n):
    """
    :param e:
    :param n:
    :return: 私钥d
    """
    cf = continuedFra(e, n)
    gf = getGradualFra(cf)
    for d, k in gf:
        if k == 0: continue
        if (e * d - 1) % k != 0:
            continue
        phi = (e * d - 1) // k
        p, q = solve_pq(1, n - phi + 1, n)
        if p * q == n:
            return d

n = 639662333905190724963174274393118134850652056724765488685973275138948202602626008285649108873241886836533441901790252560580886492518792249844707754890068885294414947775869189660933854702732140888525369256213185908742658834741758334492843871934294115437721034834635565406377520933839418094457376057043593848401
e = 548564175098067125961375319851171259385596271876637657761522885808657855394647972481844447376596437557651275057610120865395646169671221375251081541213042646978655686531005856899936162320404991331623237305862913250487293880446994470841390688087392282045130633013139311548859962245908782253213294049851175315059
c = 266367266471585923035346980467315672043839080179258966276144775106482166900911004389808367589961536843898187180012055918063504477273067284037318171833017082239907978935274619109926579983150571298634653886980563681026116724117473808890951091279814434050754571460308728024448607359710055618866766919226511213734

d=wienerAttack(e, n)
m=pow(c, d, n)
print(libnum.n2s(m).decode())

例题一 [HGAME 2022 week3]RSA attack 3

from Crypto.Util.number import getPrime
from gmpy2 import invert
from libnum import s2n
from secret import flag

p = getPrime(2048)
q = getPrime(2048)
n = p * q
d = getPrime(64)
e = invert(d, (p - 1) * (q - 1))
c = pow(s2n(flag), e, n)
print(f"n = {n}")
print(f"e = {e}")
print(f"c = {c}")

n = 507419170088344932990702256911694788408493968749527614421614568612944144764889717229444020813658893362983714454159980719026366361318789415279417172858536381938870379267670180128174798344744371725609827872339512302232610590888649555446972990419313445687852636305518801236132032618350847705234643521557851434711389664130274468354405273873218264222293858509477860634889001898462547712800153111774564939279190835857445378261920532206352364005840238252284065587291779196975457288580812526597185332036342330147250312262816994625317482869849388424397437470502449815132000588425028055964432298176942124697105509057090546600330760364385753313923003549670107599757996810939165300581847068233156887269181096893089415302163770884312255957584660964506028002922164767453287973102961910781312351686488047510932997937700597992705557881172640175117476017503918294534205898046483981707558521558992058512940087192655700351675718815723840568640509355338482631416345193176708501897458649841539192993142790402734898948352382350766125000186026261167277014748183012844440603384989647664190074853086693408529737767147592432979469020671772152652865219092597717869942730499507426269170189547020660681363276871874469322437194397171763927907099922324375991793759
e = 77310199867448677782081572109343472783781135641712597643597122591443011229091533516758925238949755491395489408922437493670252550920826641442189683907973926843505436730014899918587477913032286153545247063493885982941194996251799882984145155733050069564485120660716110828110738784644223519725613280140006783618393995138076030616463398284819550627612102010214315235269945251741407899692274978642663650687157736417831290404871181902463904311095448368498432147292938825418930527188720696497596867575843476810225152659244529481480993843168383016583068747733118703000287423374094051895724494193455175131120243097065270804457787026492578916584536863548445813916819417857064037664101684455000184987531252344582899589746272173970083733130106407810619258077266603898529285634495710846838011858287024329514491058790557305041389614650730267774482954666726949886313386881066593946789460028399523245777171320319444673551268379126203862576627540177888290265714418064334752499940587750374552330008143708562065940245637685833371348603338834447212248648869514585047871442060412622164276894766238383894693759347590977926306581080390685360615407766600573527565016914830132066428454738135380178959590692145577418811677639050929791996313180297924833690095
c = 165251729917394529793163344300848992394021337429474789711805041655116845722480301677817165053253655027459227404782607373107477419083333844871948673626672704233977397989843349633720167495862807995411682262559392496273163155214888276398332204954185252030616473235814999366132031184631541209554169938146205402400412307638567132128690379079483633171535375278689326189057930259534983374296873110199636558962144635514392282351103900375366360933088605794654279480277782805401749872568584335215630740265944133347038070337891035560658434763924576508969938866566235926587685108811154229747423410476421860059769485356567301897413767088823807510568561254627099309752215808220067495561412081320541540679503218232020279947159175547517811501280846596226165148013762293861131544331444165070186672186027410082671602892508739473724143698396105392623164025712124329254933353509384748403154342322725203183050328143736631333990445537119855865348221215277608372952942702104088940952142851523651639574409075484106857403651453121036577767672430612728022444370874223001778580387635197325043524719396707713385963432915855227152371800527536048555551237729690663544828830627192867570345853910196397851763591543484023134551876591248557980182981967782409054277224

比较常规的 RSA 题型，但问题是e相当的大，甚至与n相当的接近（差了一位数）

因此我们可以通过

n = p * q
d = gmpy2.invert(e, （p-1)*(q-1)）     

推出 d 非常的小,对此通常采取 维纳攻击 的方法来求取 d (需要知道 e,n)

import gmpy2
import libnum

def continuedFra(x, y):
    cf = []
    while y:
        cf.append(x // y)
        x, y = y, x % y
    return cf

def gradualFra(cf):
    numerator = 0
    denominator = 1
    for x in cf[::-1]:
        numerator, denominator = denominator, x * denominator + numerator
    return numerator, denominator

def solve_pq(a, b, c):
    par = gmpy2.isqrt(b * b - 4 * a * c)
    return (-b + par) // (2 * a), (-b - par) // (2 * a)

def getGradualFra(cf):
    gf = []
    for i in range(1, len(cf) + 1):
        gf.append(gradualFra(cf[:i]))
    return gf

def wienerAttack(e, n):
    cf = continuedFra(e, n)
    gf = getGradualFra(cf)
    for d, k in gf:
        if k == 0: continue
        if (e * d - 1) % k != 0:
            continue
        phi = (e * d - 1) // k
        p, q = solve_pq(1, n - phi + 1, n)
        if p * q == n:
            return d

n= 507419170088344932990702256911694788408493968749527614421614568612944144764889717229444020813658893362983714454159980719026366361318789415279417172858536381938870379267670180128174798344744371725609827872339512302232610590888649555446972990419313445687852636305518801236132032618350847705234643521557851434711389664130274468354405273873218264222293858509477860634889001898462547712800153111774564939279190835857445378261920532206352364005840238252284065587291779196975457288580812526597185332036342330147250312262816994625317482869849388424397437470502449815132000588425028055964432298176942124697105509057090546600330760364385753313923003549670107599757996810939165300581847068233156887269181096893089415302163770884312255957584660964506028002922164767453287973102961910781312351686488047510932997937700597992705557881172640175117476017503918294534205898046483981707558521558992058512940087192655700351675718815723840568640509355338482631416345193176708501897458649841539192993142790402734898948352382350766125000186026261167277014748183012844440603384989647664190074853086693408529737767147592432979469020671772152652865219092597717869942730499507426269170189547020660681363276871874469322437194397171763927907099922324375991793759
e= 77310199867448677782081572109343472783781135641712597643597122591443011229091533516758925238949755491395489408922437493670252550920826641442189683907973926843505436730014899918587477913032286153545247063493885982941194996251799882984145155733050069564485120660716110828110738784644223519725613280140006783618393995138076030616463398284819550627612102010214315235269945251741407899692274978642663650687157736417831290404871181902463904311095448368498432147292938825418930527188720696497596867575843476810225152659244529481480993843168383016583068747733118703000287423374094051895724494193455175131120243097065270804457787026492578916584536863548445813916819417857064037664101684455000184987531252344582899589746272173970083733130106407810619258077266603898529285634495710846838011858287024329514491058790557305041389614650730267774482954666726949886313386881066593946789460028399523245777171320319444673551268379126203862576627540177888290265714418064334752499940587750374552330008143708562065940245637685833371348603338834447212248648869514585047871442060412622164276894766238383894693759347590977926306581080390685360615407766600573527565016914830132066428454738135380178959590692145577418811677639050929791996313180297924833690095
c= 165251729917394529793163344300848992394021337429474789711805041655116845722480301677817165053253655027459227404782607373107477419083333844871948673626672704233977397989843349633720167495862807995411682262559392496273163155214888276398332204954185252030616473235814999366132031184631541209554169938146205402400412307638567132128690379079483633171535375278689326189057930259534983374296873110199636558962144635514392282351103900375366360933088605794654279480277782805401749872568584335215630740265944133347038070337891035560658434763924576508969938866566235926587685108811154229747423410476421860059769485356567301897413767088823807510568561254627099309752215808220067495561412081320541540679503218232020279947159175547517811501280846596226165148013762293861131544331444165070186672186027410082671602892508739473724143698396105392623164025712124329254933353509384748403154342322725203183050328143736631333990445537119855865348221215277608372952942702104088940952142851523651639574409075484106857403651453121036577767672430612728022444370874223001778580387635197325043524719396707713385963432915855227152371800527536048555551237729690663544828830627192867570345853910196397851763591543484023134551876591248557980182981967782409054277224

d=wienerAttack(e, n)
m=pow(c, d, n)
print(libnum.n2s(m).decode())
# hgame{dO|YOU:kNOw!tHE*PRINcIplE*bEhInd%WInNEr#aTTacK}

例题二 [羊城杯 2020]RRRRRRRSA

import hashlib
import sympy
from Crypto.Util.number import *

flag = 'GWHT{************}'

flag1 = flag[:19].encode()  #两截flag
flag2 = flag[19:].encode()
assert(len(flag) == 38)

P1 = getPrime(1038)
P2 = sympy.nextprime(P1)  #p2>p1
assert(P2 - P1 < 1000)

Q1 = getPrime(512)
Q2 = sympy.nextprime(Q1)  #q2>q1

N1 = P1 * P1 * Q1
N2 = P2 * P2 * Q2

E1 = getPrime(1024)
E2 = sympy.nextprime(E1)

m1 = bytes_to_long(flag1)
m2 = bytes_to_long(flag2)

c1 = pow(m1, E1, N1)
c2 = pow(m2, E2, N2)

output = open('secret', 'w')
output.write('N1=' + str(N1) + '\n')
output.write('c1=' + str(c1) + '\n')
output.write('E1=' + str(E1) + '\n')
output.write('N2=' + str(N2) + '\n')
output.write('c2=' + str(c2) + '\n')
output.write('E2=' + str(E2) + '\n')
output.close()

N1=60143104944034567859993561862949071559877219267755259679749062284763163484947626697494729046430386559610613113754453726683312513915610558734802079868190554644983911078936369464590301246394586190666760362763580192139772729890492729488892169933099057105842090125200369295070365451134781912223048179092058016446222199742919885472867511334714233086339832790286482634562102936600597781342756061479024744312357407750731307860842457299116947352106025529309727703385914891200109853084742321655388368371397596144557614128458065859276522963419738435137978069417053712567764148183279165963454266011754149684758060746773409666706463583389316772088889398359242197165140562147489286818190852679930372669254697353483887004105934649944725189954685412228899457155711301864163839538810653626724347
c1=55094296873556883585060020895253176070835143350249581136609315815308788255684072804968957510292559743192424646169207794748893753882418256401223641287546922358162629295622258913168323493447075410872354874300793298956869374606043622559405978242734950156459436487837698668489891733875650048466360950142617732135781244969524095348835624828008115829566644654403962285001724209210887446203934276651265377137788183939798543755386888532680013170540716736656670269251318800501517579803401154996881233025210176293554542024052540093890387437964747460765498713092018160196637928204190194154199389276666685436565665236397481709703644555328705818892269499380797044554054118656321389474821224725533693520856047736578402581854165941599254178019515615183102894716647680969742744705218868455450832
E1=125932919717342481428108392434488550259190856475011752106073050593074410065655587870702051419898088541590032209854048032649625269856337901048406066968337289491951404384300466543616578679539808215698754491076340386697518948419895268049696498272031094236309803803729823608854215226233796069683774155739820423103
N2=60143104944034567859993561862949071559877219267755259679749062284763163484947626697494729046430386559610613113754453726683312513915610558734802079868195633647431732875392121458684331843306730889424418620069322578265236351407591029338519809538995249896905137642342435659572917714183543305243715664380787797562011006398730320980994747939791561885622949912698246701769321430325902912003041678774440704056597862093530981040696872522868921139041247362592257285423948870944137019745161211585845927019259709501237550818918272189606436413992759328318871765171844153527424347985462767028135376552302463861324408178183842139330244906606776359050482977256728910278687996106152971028878653123533559760167711270265171441623056873903669918694259043580017081671349232051870716493557434517579121
c2=39328446140156257571484184713861319722905864197556720730852773059147902283123252767651430278357950872626778348596897711320942449693270603776870301102881405303651558719085454281142395652056217241751656631812580544180434349840236919765433122389116860827593711593732385562328255759509355298662361508611531972386995239908513273236239858854586845849686865360780290350287139092143587037396801704351692736985955152935601987758859759421886670907735120137698039900161327397951758852875291442188850946273771733011504922325622240838288097946309825051094566685479503461938502373520983684296658971700922069426788236476575236189040102848418547634290214175167767431475003216056701094275899211419979340802711684989710130215926526387138538819531199810841475218142606691152928236362534181622201347
E2=125932919717342481428108392434488550259190856475011752106073050593074410065655587870702051419898088541590032209854048032649625269856337901048406066968337289491951404384300466543616578679539808215698754491076340386697518948419895268049696498272031094236309803803729823608854215226233796069683774155739820425393

首先 发现 e 的数值比较大，按照前一题的思路尝试分别对两段加密使用 维纳攻击 发现报错

    par = gmpy2.isqrt(b * b - 4 * a * c)
ValueError: isqrt() of negative number

产生的原因可能是 E/N 远小于 1，并不满足 E 和 N 比较接近这一前提条件

但是我们发现 N1 和 N2 之间的数值比较接近，符合维纳攻击的前提条件

为什么使用 N1 和 N2 进行维纳攻击也可以实现解呢

我们可以通过下面的公式推导得出

alt text

挖个坑：需要了解的内容有： 连分数、低解密指数攻击 等

有如下解码脚本

import gmpy2
N1=60143104944034567859993561862949071559877219267755259679749062284763163484947626697494729046430386559610613113754453726683312513915610558734802079868190554644983911078936369464590301246394586190666760362763580192139772729890492729488892169933099057105842090125200369295070365451134781912223048179092058016446222199742919885472867511334714233086339832790286482634562102936600597781342756061479024744312357407750731307860842457299116947352106025529309727703385914891200109853084742321655388368371397596144557614128458065859276522963419738435137978069417053712567764148183279165963454266011754149684758060746773409666706463583389316772088889398359242197165140562147489286818190852679930372669254697353483887004105934649944725189954685412228899457155711301864163839538810653626724347
c1=55094296873556883585060020895253176070835143350249581136609315815308788255684072804968957510292559743192424646169207794748893753882418256401223641287546922358162629295622258913168323493447075410872354874300793298956869374606043622559405978242734950156459436487837698668489891733875650048466360950142617732135781244969524095348835624828008115829566644654403962285001724209210887446203934276651265377137788183939798543755386888532680013170540716736656670269251318800501517579803401154996881233025210176293554542024052540093890387437964747460765498713092018160196637928204190194154199389276666685436565665236397481709703644555328705818892269499380797044554054118656321389474821224725533693520856047736578402581854165941599254178019515615183102894716647680969742744705218868455450832
E1=125932919717342481428108392434488550259190856475011752106073050593074410065655587870702051419898088541590032209854048032649625269856337901048406066968337289491951404384300466543616578679539808215698754491076340386697518948419895268049696498272031094236309803803729823608854215226233796069683774155739820423103
N2=60143104944034567859993561862949071559877219267755259679749062284763163484947626697494729046430386559610613113754453726683312513915610558734802079868195633647431732875392121458684331843306730889424418620069322578265236351407591029338519809538995249896905137642342435659572917714183543305243715664380787797562011006398730320980994747939791561885622949912698246701769321430325902912003041678774440704056597862093530981040696872522868921139041247362592257285423948870944137019745161211585845927019259709501237550818918272189606436413992759328318871765171844153527424347985462767028135376552302463861324408178183842139330244906606776359050482977256728910278687996106152971028878653123533559760167711270265171441623056873903669918694259043580017081671349232051870716493557434517579121
c2=39328446140156257571484184713861319722905864197556720730852773059147902283123252767651430278357950872626778348596897711320942449693270603776870301102881405303651558719085454281142395652056217241751656631812580544180434349840236919765433122389116860827593711593732385562328255759509355298662361508611531972386995239908513273236239858854586845849686865360780290350287139092143587037396801704351692736985955152935601987758859759421886670907735120137698039900161327397951758852875291442188850946273771733011504922325622240838288097946309825051094566685479503461938502373520983684296658971700922069426788236476575236189040102848418547634290214175167767431475003216056701094275899211419979340802711684989710130215926526387138538819531199810841475218142606691152928236362534181622201347
E2=125932919717342481428108392434488550259190856475011752106073050593074410065655587870702051419898088541590032209854048032649625269856337901048406066968337289491951404384300466543616578679539808215698754491076340386697518948419895268049696498272031094236309803803729823608854215226233796069683774155739820425393
def continuedFra(x, y):
    cF = []
    while y:
        cF += [x // y]
        x, y = y, x % y
    return cF
def Simplify(ctnf):
    numerator = 0
    denominator = 1
    for x in ctnf[::-1]:
        numerator, denominator = denominator, x * denominator + numerator
    return (numerator, denominator)
def getit(c):
    cf=[]
    for i in range(1,len(c)):
        cf.append(Simplify(c[:i]))
    return cf
#求渐进分数
def wienerAttack(e, n):
    cf=continuedFra(e,n)
    for (p2,p1) in getit(cf):
        if p1 == 0:
            continue
        if N1%p1==0 and p1!=1:
            return p1
    print('not find!')
q1=wienerAttack(N1,N2)
#p1=11628371843051760370952910026406764366191062991235308941262037248377376991693250742343307155422036713746576338866595433599862614339347536916226536644210947
print(q1)
p1=gmpy2.iroot(N1//q1,2)[0]
p2=gmpy2.next_prime(p1)
q2=gmpy2.next_prime(q1)
phi1=p1*(p1-1)*(q1-1)
phi2=p2*(p2-1)*(q2-1)
d1=gmpy2.invert(E1,phi1)
d2=gmpy2.invert(E2,phi2)
from Crypto.Util import number
m1=number.long_to_bytes(gmpy2.powmod(c1,d1,N1))
m2=number.long_to_bytes(gmpy2.powmod(c2,d2,N2))
print((m1+m2))

#GWHT{3aadab41754799f978669d53e64a3aca}

【参考资料】

http://t.csdnimg.cn/HzyzT

http://t.csdnimg.cn/BRvWy

http://t.csdnimg.cn/m9L8j

后面还有羊城杯的22年、23年相关真题，有时间再分析

http://t.csdnimg.cn/OvTUm