XYCTF复现

(Updated: )

Complex_signin

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
from Crypto.Util.number import *
from Crypto.Cipher import ChaCha20
import hashlib
from secret import flag


class Complex:
    def __init__(self, re, im):
        self.re = re
        self.im = im

    def __mul__(self, c):
        re_ = self.re * c.re - self.im * c.im
        im_ = self.re * c.im + self.im * c.re
        return Complex(re_, im_)

    def __eq__(self, c):
        return self.re == c.re and self.im == c.im

    def __rshift__(self, m):
        return Complex(self.re >> m, self.im >> m)

    def __lshift__(self, m):
        return Complex(self.re << m, self.im << m)

    def __str__(self):
        if self.im == 0:
            return str(self.re)
        elif self.re == 0:
            if abs(self.im) == 1:
                return f"{'-' if self.im < 0 else ''}i"
            else:
                return f"{self.im}i"
        else:
            return f"{self.re} {'+' if self.im > 0 else '-'} {abs(self.im)}i"

    def tolist(self):
        return [self.re, self.im]


def complex_pow(c, exp, n):
    result = Complex(1, 0)
    while exp > 0:
        if exp & 1:
            result = result * c
            result.re = result.re % n
            result.im = result.im % n
        c = c * c
        c.re = c.re % n
        c.im = c.im % n
        exp >>= 1
    return result

bits = 128
p = getPrime(1024)
q = getPrime(1024)
n = p * q
m = Complex(getRandomRange(1, n), getRandomRange(1, n))
e = 3
c = complex_pow(m, e, n)
print(f"n = {n}")
print(f"mh = {(m >> bits << bits).tolist()}")
print(f"C = {c.tolist()}")
print(f"enc = {ChaCha20.new(key=hashlib.sha256(str(m.re + m.im).encode()).digest(), nonce=b'Pr3d1ctmyxjj').encrypt(flag)}")

'''
n = 24240993137357567658677097076762157882987659874601064738608971893024559525024581362454897599976003248892339463673241756118600994494150721789525924054960470762499808771760690211841936903839232109208099640507210141111314563007924046946402216384360405445595854947145800754365717704762310092558089455516189533635318084532202438477871458797287721022389909953190113597425964395222426700352859740293834121123138183367554858896124509695602915312917886769066254219381427385100688110915129283949340133524365403188753735534290512113201932620106585043122707355381551006014647469884010069878477179147719913280272028376706421104753
mh = [3960604425233637243960750976884707892473356737965752732899783806146911898367312949419828751012380013933993271701949681295313483782313836179989146607655230162315784541236731368582965456428944524621026385297377746108440938677401125816586119588080150103855075450874206012903009942468340296995700270449643148025957527925452034647677446705198250167222150181312718642480834399766134519333316989347221448685711220842032010517045985044813674426104295710015607450682205211098779229647334749706043180512861889295899050427257721209370423421046811102682648967375219936664246584194224745761842962418864084904820764122207293014016, 15053801146135239412812153100772352976861411085516247673065559201085791622602365389885455357620354025972053252939439247746724492130435830816513505615952791448705492885525709421224584364037704802923497222819113629874137050874966691886390837364018702981146413066712287361010611405028353728676772998972695270707666289161746024725705731676511793934556785324668045957177856807914741189938780850108643929261692799397326838812262009873072175627051209104209229233754715491428364039564130435227582042666464866336424773552304555244949976525797616679252470574006820212465924134763386213550360175810288209936288398862565142167552]
C = [5300743174999795329371527870190100703154639960450575575101738225528814331152637733729613419201898994386548816504858409726318742419169717222702404409496156167283354163362729304279553214510160589336672463972767842604886866159600567533436626931810981418193227593758688610512556391129176234307448758534506432755113432411099690991453452199653214054901093242337700880661006486138424743085527911347931571730473582051987520447237586885119205422668971876488684708196255266536680083835972668749902212285032756286424244284136941767752754078598830317271949981378674176685159516777247305970365843616105513456452993199192823148760, 21112179095014976702043514329117175747825140730885731533311755299178008997398851800028751416090265195760178867626233456642594578588007570838933135396672730765007160135908314028300141127837769297682479678972455077606519053977383739500664851033908924293990399261838079993207621314584108891814038236135637105408310569002463379136544773406496600396931819980400197333039720344346032547489037834427091233045574086625061748398991041014394602237400713218611015436866842699640680804906008370869021545517947588322083793581852529192500912579560094015867120212711242523672548392160514345774299568940390940653232489808850407256752]
enc = b'\x9c\xc4n\x8dF\xd9\x9e\xf4\x05\x82!\xde\xfe\x012$\xd0\x8c\xaf\xfb\rEb(\x04)\xa1\xa6\xbaI2J\xd2\xb2\x898\x11\xe6x\xa9\x19\x00pn\xf6rs- \xd2\xd1\xbe\xc7\xf51.\xd4\xd2 \xe7\xc6\xca\xe5\x19\xbe'
'''

在复数域下实现的一个明文低位泄露，对于明文，可知： C = m3 = [Re(m) + i ⋅ Im(m)]3 = [Re(m)3 − 3Re(m)Im(m)2] + i[3Re(m)2Im(m) − Im(m)3] 并且只隐藏了高128位的明文，所以我们就可以用多元copper攻击来打（可以只实现实部或者虚部的部分即可）

10.6的sage中PolynomialRing要改写法，可以改为

1
R.<x,y> = PolynomialRing(Zmod(n), implementation='generic')

或者说直接修改板子换用将coefficients_monomials()换用为coefficient_matrix()

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
from Crypto.Util.number import *
import itertools
import hashlib
from Crypto.Cipher import ChaCha20

n = 24240993137357567658677097076762157882987659874601064738608971893024559525024581362454897599976003248892339463673241756118600994494150721789525924054960470762499808771760690211841936903839232109208099640507210141111314563007924046946402216384360405445595854947145800754365717704762310092558089455516189533635318084532202438477871458797287721022389909953190113597425964395222426700352859740293834121123138183367554858896124509695602915312917886769066254219381427385100688110915129283949340133524365403188753735534290512113201932620106585043122707355381551006014647469884010069878477179147719913280272028376706421104753
mh = [3960604425233637243960750976884707892473356737965752732899783806146911898367312949419828751012380013933993271701949681295313483782313836179989146607655230162315784541236731368582965456428944524621026385297377746108440938677401125816586119588080150103855075450874206012903009942468340296995700270449643148025957527925452034647677446705198250167222150181312718642480834399766134519333316989347221448685711220842032010517045985044813674426104295710015607450682205211098779229647334749706043180512861889295899050427257721209370423421046811102682648967375219936664246584194224745761842962418864084904820764122207293014016, 15053801146135239412812153100772352976861411085516247673065559201085791622602365389885455357620354025972053252939439247746724492130435830816513505615952791448705492885525709421224584364037704802923497222819113629874137050874966691886390837364018702981146413066712287361010611405028353728676772998972695270707666289161746024725705731676511793934556785324668045957177856807914741189938780850108643929261692799397326838812262009873072175627051209104209229233754715491428364039564130435227582042666464866336424773552304555244949976525797616679252470574006820212465924134763386213550360175810288209936288398862565142167552]
C = [5300743174999795329371527870190100703154639960450575575101738225528814331152637733729613419201898994386548816504858409726318742419169717222702404409496156167283354163362729304279553214510160589336672463972767842604886866159600567533436626931810981418193227593758688610512556391129176234307448758534506432755113432411099690991453452199653214054901093242337700880661006486138424743085527911347931571730473582051987520447237586885119205422668971876488684708196255266536680083835972668749902212285032756286424244284136941767752754078598830317271949981378674176685159516777247305970365843616105513456452993199192823148760, 21112179095014976702043514329117175747825140730885731533311755299178008997398851800028751416090265195760178867626233456642594578588007570838933135396672730765007160135908314028300141127837769297682479678972455077606519053977383739500664851033908924293990399261838079993207621314584108891814038236135637105408310569002463379136544773406496600396931819980400197333039720344346032547489037834427091233045574086625061748398991041014394602237400713218611015436866842699640680804906008370869021545517947588322083793581852529192500912579560094015867120212711242523672548392160514345774299568940390940653232489808850407256752]
enc = b'\x9c\xc4n\x8dF\xd9\x9e\xf4\x05\x82!\xde\xfe\x012$\xd0\x8c\xaf\xfb\rEb(\x04)\xa1\xa6\xbaI2J\xd2\xb2\x898\x11\xe6x\xa9\x19\x00pn\xf6rs- \xd2\xd1\xbe\xc7\xf51.\xd4\xd2 \xe7\xc6\xca\xe5\x19\xbe'

def small_roots(f, bounds, m=1, d=None):
    if not d:
        d = f.degree()

    if isinstance(f, Polynomial):
        x, = polygens(f.base_ring(), f.variable_name(), 1)
        f = f(x)

    R = f.base_ring()
    N = R.cardinality()
    
    f = f * f.coefficients().pop(0)**-1
    f = f.change_ring(ZZ)

    G = Sequence([], f.parent())
    for i in range(m+1):
        base = N**(m-i) * f**i
        for shifts in itertools.product(range(d), repeat=f.nvariables()):
            g = base * prod(map(power, f.variables(), shifts))
            G.append(g)

    B, monomials = G.coefficient_matrix()
    monomials = vector(monomials)

    factors = [monomial(*bounds) for monomial in monomials]
    for i, factor in enumerate(factors):
        B.rescale_col(i, factor)

    B = B.dense_matrix().LLL()

    B = B.change_ring(QQ)
    for i, factor in enumerate(factors):
        B.rescale_col(i, 1/factor)

    H = Sequence([], f.parent().change_ring(QQ))
    for h in filter(None, B*monomials):
        H.append(h)
        I = H.ideal()
        if I.dimension() == -1:
            H.pop()
        elif I.dimension() == 0:
            roots = []
            for root in I.variety(ring=ZZ):
                root = tuple(R(root[var]) for var in f.variables())
                roots.append(root)
            return roots
    return []
R.<x,y> = PolynomialRing(Zmod(n))

f = (mh[0] + x)^3 - 3*(mh[0] + x)*(mh[1] + y)^2 - C[0]
bits = 128
res = small_roots(f,(2^bits,2^bits),m=2,d=3)

m_re=mh[0] + int(res[0][0])
m_im=mh[1] + int(res[0][1])
flag = ChaCha20.new(key=hashlib.sha256(str(m_re + m_im).encode()).digest(), nonce=b'Pr3d1ctmyxjj').decrypt(enc)
print(flag)
#b'XYCTF{Welcome_to_XYCTF_Now_let_us_together_play_Crypto_challenge}'

也可以通过打结式的方法来解决这个问题

代码这里先偷了，学习了再补充（XYCTF 2025 Writeup - Ramoor)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
from Crypto.Cipher import ChaCha20

n = 24240993137357567658677097076762157882987659874601064738608971893024559525024581362454897599976003248892339463673241756118600994494150721789525924054960470762499808771760690211841936903839232109208099640507210141111314563007924046946402216384360405445595854947145800754365717704762310092558089455516189533635318084532202438477871458797287721022389909953190113597425964395222426700352859740293834121123138183367554858896124509695602915312917886769066254219381427385100688110915129283949340133524365403188753735534290512113201932620106585043122707355381551006014647469884010069878477179147719913280272028376706421104753
mh = [3960604425233637243960750976884707892473356737965752732899783806146911898367312949419828751012380013933993271701949681295313483782313836179989146607655230162315784541236731368582965456428944524621026385297377746108440938677401125816586119588080150103855075450874206012903009942468340296995700270449643148025957527925452034647677446705198250167222150181312718642480834399766134519333316989347221448685711220842032010517045985044813674426104295710015607450682205211098779229647334749706043180512861889295899050427257721209370423421046811102682648967375219936664246584194224745761842962418864084904820764122207293014016, 15053801146135239412812153100772352976861411085516247673065559201085791622602365389885455357620354025972053252939439247746724492130435830816513505615952791448705492885525709421224584364037704802923497222819113629874137050874966691886390837364018702981146413066712287361010611405028353728676772998972695270707666289161746024725705731676511793934556785324668045957177856807914741189938780850108643929261692799397326838812262009873072175627051209104209229233754715491428364039564130435227582042666464866336424773552304555244949976525797616679252470574006820212465924134763386213550360175810288209936288398862565142167552]
C = [5300743174999795329371527870190100703154639960450575575101738225528814331152637733729613419201898994386548816504858409726318742419169717222702404409496156167283354163362729304279553214510160589336672463972767842604886866159600567533436626931810981418193227593758688610512556391129176234307448758534506432755113432411099690991453452199653214054901093242337700880661006486138424743085527911347931571730473582051987520447237586885119205422668971876488684708196255266536680083835972668749902212285032756286424244284136941767752754078598830317271949981378674176685159516777247305970365843616105513456452993199192823148760, 21112179095014976702043514329117175747825140730885731533311755299178008997398851800028751416090265195760178867626233456642594578588007570838933135396672730765007160135908314028300141127837769297682479678972455077606519053977383739500664851033908924293990399261838079993207621314584108891814038236135637105408310569002463379136544773406496600396931819980400197333039720344346032547489037834427091233045574086625061748398991041014394602237400713218611015436866842699640680804906008370869021545517947588322083793581852529192500912579560094015867120212711242523672548392160514345774299568940390940653232489808850407256752]
enc = b'\x9c\xc4n\x8dF\xd9\x9e\xf4\x05\x82!\xde\xfe\x012$\xd0\x8c\xaf\xfb\rEb(\x04)\xa1\xa6\xbaI2J\xd2\xb2\x898\x11\xe6x\xa9\x19\x00pn\xf6rs- \xd2\xd1\xbe\xc7\xf51.\xd4\xd2 \xe7\xc6\xca\xe5\x19\xbe'

R.<x,y> = PolynomialRing(Zmod(n))
f1 = (mh[0] + x)^3 - 3*(mh[0] + x)*(mh[1] + y)^2 - C[0]
f2 = 3*(mh[1] + y)*(mh[0] + x)^2 - (mh[1] + y)^3 - C[1]

h1 = f1.sylvester_matrix(f2, y).det()     #利用结式消掉y
h2 = f2.sylvester_matrix(f1, x).det() 
x_roots = h1.univariate_polynomial().monic().small_roots(X=2**128,beta=0.4,epsilon=0.01)#求出x
y_roots = h2.univariate_polynomial().monic().small_roots(X=2**128,beta=0.4,epsilon=0.01)
print(x_roots)
print(y_roots)

m_re = mh[0] + int(x_roots[0])
m_im = mh[1] + int(y_roots[0])

ans = ChaCha20.new(key=hashlib.sha256(str(m_re + m_im).encode()).digest(), nonce=b'Pr3d1ctmyxjj').decrypt(enc)
print(ans)
#b'XYCTF{Welcome_to_XYCTF_Now_let_us_together_play_Crypto_challenge}'