CBC 字节翻转攻击

CBC 字节翻转攻击的记录

原理

CBC 模式就不多说了，只放解密过程

可以看到，当修改前一个 Block1 时，会影响下一个 Block2 的解密，因为前一个 Block1 是作为后一块 Block2 的 IV 的

这就是字节翻转攻击开始发挥作用的地方
如果我们改变 Block1 的一个字节，然后与下一个解密后的组块 Block2 异或，我们就可以得到一个不同的明文了

栗子

M = a:2:{s:4:"name";s:6:"sdsdsd";s:8:"greeting";s:20:"echo 'Hello sdsdsd!'";}
我们的目标是将 s:6 当中的数字 6 转换成数字 0。我们需要做的第一件事就是把明文分成 16 个字节的块：

Block 1:a:2:{s:4:"name";
Block 2:s:6:"sdsdsd";s:8
Block 3::"greeting";s:20
Block 4::"echo 'Hello sd
Block 5:sdsd!'";}

我们的目标字符位于块 2，这意味着我们需要改变块 1 的密文来改变第二块的明文。

知道改哪了，那么要改成啥呢？
设图中第一个红块为 C1，它对应的明文块为 M1
第二个红块为 M2，它经过加密函数后的值记为 I(还没经过异或的值)，它对应的密文块为 C2

根据这个流程，可知：
C1 ^ I = M2
对应上面的那个例子，就是
C1 为'2'对应的密文
I 为'6'经过加密函数后的值
M2 即为'6'

我们要求 C1'的值，根据异或特性，有
C1' = M2' ^ I = M2' ^ C1 ^ M2
要想使'6'成为我们想要得到的值，C1' 就要满足上述条件

代码

Attack

Attack.py 是攻击脚本

# -*- coding: cp936 -*-
from Server import *
from re import findall
from Crypto.Util import strxor

# 将位于第 Block 个块中第 loc 个字符修改为 char
Block = 1
loc = 7
char = '0'
rawM = '''a:2:{s:4:"name";s:6:"sdsdsd";s:8:"greeting";s:20:"echo 'Hello sdsdsd!'";}'''
#-------------------------------------------------------------------------
print '[!]将 rawM 中的 s:4:"name"; 改为 s:0:"name";'

Blockn, b = divmod(len(rawM), 16)
if b: Blockn = Blockn + 1
rawM = rawM[::-1].zfill(Blockn * 16)[::-1]
C = CreateC(rawM)

print '[+]The rawM is:'
splitM = findall('.{16}', rawM)
for m in splitM: print '  [-]' + m

print '[+]The rawC is:'
splitC = findall('.{32}', C)
for c in splitC: print '  [-]' + c

changeBlock = findall('.{2}', splitC[Block - 1])

print '[!]Block', Block - 1, 'loc', loc, 'char had changed from', changeBlock[loc], 'to',
changeBlock[loc] = hex(int(changeBlock[loc], 16) ^ ord(rawM[(Block-1) * 16 + loc]) ^ ord(char))[2:].zfill(2)
print changeBlock[loc]

splitC[Block-1] = ''.join(changeBlock)

modifyC = ''.join(splitC)
print '[+]The attackedC is:'
for c in findall('.{32}', modifyC): print '  [-]' + c

CheckM = Check(modifyC.decode('hex'))
print '[+]The attacked M is:'
for c in findall('.{16}', CheckM[16:]): print '  [-]' + c

print '[!]All Done!'

模拟服务端

Server.py 对传入的 M 进行加密，使用随机的 Key 以及 IV，并返回解密的密文

# -*- coding: cp936 -*-
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto import Random
import random
import string

cipher = None

def CreateC(M):
    '''使用随机的 key 与 iv 加密明文，返回密文'''

    global cipher
    K = list(string.ascii_letters + string.digits)
    iv = K[:]
    random.shuffle(K)
    iv = Random.new().read(AES.block_size)
    cipher = AES.new(''.join(K[:32]), AES.MODE_CBC, iv)

    return iv.encode('hex')+cipher.encrypt(M).encode('hex')



def Check(C):
    '''检查 CBC 字节翻转攻击是否成功'''

    global cipher
    M = cipher.decrypt(C)
    return M

结果

[!]将 rawM 中的 s:4:"name"; 改为 s:0:"name";
[+]The rawM is:
  [-]a:2:{s:4:"name";
  [-]s:6:"sdsdsd";s:8
  [-]:"greeting";s:20
  [-]:"echo 'Hello sd
  [-]sdsd!'";}0000000
[+]The rawC is:
  [-]bcb20b483bfb9d718ec95a35b2d5ca4d
  [-]88a9e8623ea4f5d920313dda254316d5
  [-]aed2b33aeada7885f64302a9c1dc2975
  [-]df9a6c328d837d1169a34e71d4d0344b
  [-]86fcf2c5f11135aa218b3d52958daa41
  [-]b38ab120da3bd7d301580bafcd3f1ab5
[!]Block 0 loc 7 char had changed from 71 to 75
[+]The attackedC is:
  [-]bcb20b483bfb9d758ec95a35b2d5ca4d
  [-]88a9e8623ea4f5d920313dda254316d5
  [-]aed2b33aeada7885f64302a9c1dc2975
  [-]df9a6c328d837d1169a34e71d4d0344b
  [-]86fcf2c5f11135aa218b3d52958daa41
  [-]b38ab120da3bd7d301580bafcd3f1ab5
[+]The attacked M is:
  [-]a:2:{s:0:"name";
  [-]s:6:"sdsdsd";s:8
  [-]:"greeting";s:20
  [-]:"echo 'Hello sd
  [-]sdsd!'";}0000000
[!]All Done!