iOS逆向(1)-密碼學(RSA)

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要講逆向,那么肯定少不了密碼學丁屎,因為所有的逆向(攻防)都是對已加密的數(shù)據(jù)進行解密。所以我們必須初步了解加密的方式有哪些旱眯,畢竟知己知彼晨川,才能百戰(zhàn)百勝。

接下來删豺,我將從以下四方面來講述密碼學相關(guān)的內(nèi)容:
1共虑、什么是密碼學
2、RSA數(shù)學原理
3呀页、RSA終端命令
4妈拌、總結(jié)

1、什么是密碼學

密碼學的歷史大致可以追溯到兩千年前蓬蝶,相傳古羅馬名將凱撒大帝為了防止敵方截獲情報尘分,用密碼傳送情報。凱撒的做法很簡單丸氛,就是對二十幾個羅馬字母建立一張對應表培愁。這樣,如果不知道密碼本缓窜,即使截獲一段信息也看不懂定续。

從凱撒大帝時代到上世紀70年代這段很長的時間里谍咆,密碼學的發(fā)展非常的緩慢,因為設(shè)計者基本上靠經(jīng)驗。沒有運用數(shù)學原理。

在1976年以前惹恃,所有的加密方法都是同一種模式:加密恃锉、解密使用同一種算法。在交互數(shù)據(jù)的時候螃成,彼此通信的雙方就必須將規(guī)則告訴對方旦签,否則沒法解密。那么加密和解密的規(guī)則(簡稱密鑰)寸宏,它保護就顯得尤其重
要宁炫。傳遞密鑰就成為了最大的隱患。這種加密方式被成為對稱加密算法(symmetric encryption algorithm)氮凝。

1976年羔巢,兩位美國計算機學家 迪菲(W.Diffie)、赫爾曼( M.Hellman ) 提出了一種嶄新構(gòu)思罩阵,可以在不直接傳遞密鑰的情況下竿秆,完成密鑰交換。這被稱為“迪菲赫爾曼密鑰交換”算法稿壁。開創(chuàng)了密碼學研究的新方向幽钢。

1977年三位麻省理工學院的數(shù)學家 羅納德·李維斯特(Ron Rivest)、阿迪·薩莫爾(Adi Shamir)和倫納德·阿德曼(Leonard Adleman)一起設(shè)計了一種算法傅是,可以實現(xiàn)非對稱加密匪燕。這個算法用他們?nèi)齻€人的名字命名,叫做RSA算法喧笔。

也就是說「迪菲赫爾曼密鑰交換」在密碼學歷史的車輪中成為了一個轉(zhuǎn)折點帽驯。

2、RSA數(shù)學原理

咱們這里先把所有需要用到的公式定理列出來:
1书闸、取模運算
2界拦、歐拉函數(shù)φ
3、歐拉定理,費馬小定理
4梗劫、模反元素
5享甸、迪菲赫爾曼密鑰交換

1、取模運算

取模運算(“Modulo Operation”)和取余運算(“Complementation ”)兩個概念有重疊的部分但又不完全一致梳侨。主要的區(qū)別在于對負整數(shù)進行除法運算時操作不同蛉威。
在這列出各種負數(shù)情況的例子供大家理解:
7 mod 4 = 3(商 = 1 或 2,1<2走哺,取商=1)
-7 mod 4 = 1(商 = -1 或 -2蚯嫌,-2<-1,取商=-2)
7 mod -4 = -1(商 = -1或-2,-2<-1择示,取商=-2)
-7 mod -4 = -3(商 = 1或2束凑,1<2,取商=1)

函數(shù)值符號規(guī)律(余數(shù)的符號) mod(負,正)=正 mod(正,負)=負
結(jié)論:兩個整數(shù)求余時栅盲,其值的符號為除數(shù)的符號汪诉。

2、歐拉函數(shù)φ(讀fai谈秫,三聲)

可以簡單理解為:
如果n可以分解為兩個互質(zhì)(不一定是兩個質(zhì)數(shù))的數(shù)之積A和B扒寄,那么:
φ(n) = φ(A) * φ(B)
如果 A和B 又同時為質(zhì)數(shù),那么:
φ(n) = (A-1) * (B-1)

3拟烫、歐拉定理该编,費馬小定理

首先這里說一下,定制之所以是定理是被人證明過的硕淑,如何證明的不管课竣,當然你也可以增加去證明下,反正我不管(……&%¥%……&%&……&%)置媳,哈哈

如果m于樟、n為正整數(shù),且m半开、n互質(zhì)隔披,那么:

歐拉定理

如果n為質(zhì)數(shù),那么:

費馬小定理

公式轉(zhuǎn)換:

公式轉(zhuǎn)換

4寂拆、模反元素

如果兩個正整數(shù)e和x互質(zhì)奢米,那么一定可以找到整數(shù)d,使得 e*d-1 被x整除纠永。那么d就是e對于x的“模反元素”鬓长。

模反元素

5、迪菲赫爾曼密鑰交換

迪菲赫爾曼密鑰交換

如上圖:
客戶端持有一個隨機數(shù)13 尝江,服務(wù)端持有隨機數(shù)15涉波,再選一對特殊的數(shù),3是17的原根(啥是原根炭序?)啤覆。
兩端交換的都是密文,就算中間被劫持惭聂,也不知道最后需要的傳輸?shù)膬?nèi)容是10
那么這個10就是最后真正的秘鑰窗声。

證明過程

==> 3^(13 * 15) mod 17 = 3^(13 * 15) mod 17 
根據(jù)模冪運算 ((m^e mod n)^d) mod n = m^(e*d) mod n
==>  (3^13 mod 17)^13 mod 17 = (3^15 mod 17)^15 mod 17
由于   3^13 mod 17 = 12      
          3^15 mod 17 = 6
==>  6^13 mod 17 =  12^15 mod 17 = 10

設(shè)

 m=3  ,e=13  ,d=15  ,n=17  ,C=12

那么:

 m^e mod n = c
 c^d mod n = (m^e mod n)^d mod n = m^(e*d) mod n

又由于上面模反元素 最后得出

 m^(e*d) mod n = m

所以得出最終結(jié)論:

m^e mod n = c
c^d  mod n = m

這個公式也就是我們最后的RSA加密公式!9几佟笨觅!
其中:

公鑰: n和e 
私鑰: n和d
明文:    m
密文:    c
d是e對于φ(n)的“模反元素”拦耐。

補充:
1、n會非常大见剩,長度一般為1024個二進制位杀糯。(目前人類已經(jīng)分解的最大整數(shù),232個十進制位苍苞,768個二進制位)
2固翰、由于需要求出φ(n),所以根據(jù)歐函數(shù)特點柒啤,最簡單的方式n 由兩個質(zhì)數(shù)相乘得到: 質(zhì)數(shù):p1倦挂、p2
Φ(n) = (p1 -1) * (p2 - 1)
3畸颅、最終由φ(n)得到e 和 d 担巩。
總共生成6個數(shù)字:p1、p2没炒、n涛癌、φ(n)、e送火、d

關(guān)于RSA的安全:
除了公鑰用到了n和e 其余的4個數(shù)字是不公開的拳话。
目前破解RSA得到d的方式如下:
1、要想求出私鑰 d 种吸。由于ed = φ(n)k + 1弃衍。要知道e和φ(n);
2、e是知道的坚俗,但是要得到 φ(n)镜盯,必須知道p1 和 p2。
3猖败、由于 n=p1*p2速缆。只有將n因數(shù)分解才能算出。

3恩闻、RSA終端命令

由于Mac系統(tǒng)內(nèi)置OpenSSL(開源加密庫),所以我們可以直接在終端上使用命令來玩RSA. OpenSSL中RSA算法常用指令主要有三個:

命令 含義
genrsa 生成并且輸出一串RSA私鑰
rsautl 使用RSA密鑰進行加密艺糜、解密、簽名和驗證等運算
rsa 處理RSA密鑰的格式轉(zhuǎn)換等問題

1幢尚、生成RSA私鑰,密鑰長度為1024bit

// 生成RSA私鑰,密鑰長度為1024bit
openssl genrsa -out private.pem 1024

生成RSA私鑰

2破停、從私鑰中提取公鑰

// 從私鑰中提取公鑰
openssl rsa -in private.pem -pubout -out public.pem

從私鑰中提取公鑰

3、將私鑰轉(zhuǎn)換成為明文

// 將私鑰轉(zhuǎn)換成為明文
openssl rsa -in private.pem -text -out private.txt
cat private.txt

將私鑰轉(zhuǎn)換成為明文

4尉剩、通過公鑰加密數(shù)據(jù),私鑰解密數(shù)據(jù)

// 新建一個文件真慢,在文件中隨意輸入內(nèi)容,比如輸入字符串”Hello“
vim message.txt  
// 查看文件
cat message.txt  
// 通過公鑰進行加密
openssl rsautl -encrypt -in message.txt -inkey public.pem -pubin -out enc.txt
// 通過私鑰進行解密
openssl rsautl -decrypt -in enc.txt -inkey private.pem -out dec.txt
// 查看加密后的文件
cat enc.txt  
// 查看解密后的文件
cat dec.txt  

公鑰加密,私鑰解密

5边涕、通過私鑰加密數(shù)據(jù),公鑰解密數(shù)據(jù)

// 私鑰加密
openssl rsautl -sign -in message.txt -inkey private.pem -out enc_2.txt
// 公鑰加密
openssl rsautl -verify -in enc_2.txt -inkey public.pem -pubin -out dec_2.txt

私鑰加密,公鑰解密

4晤碘、總結(jié):

1褂微、由于RSA加密解密用的不是一套數(shù)據(jù),所以其保證了安全性园爷。
2宠蚂、由于私鑰過大,所以效率較低
3童社、如果有一天量子計算機被普及(計算速度極快)求厕,那么1024位已經(jīng)不足以讓RSA安全。

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