前言

第一次接觸加密算法，經過Crytopals來學習。python

參考文章：算法

Set 1：Basics

1.第一題

從題中能夠了解，須要將文章中16進制轉換爲base64編碼，那麼首先了解一下base64。
Base64:是網絡上最多見的用於傳輸8Bit字節碼的編碼方式之一，是一種基於64個可打印字符來表示二進制數據的方法。

安全

(1) Base64是網絡上最多見的用於傳輸8Bit字節碼的可讀性編碼算法之一。
(2) 可讀性編碼算法不是爲了保護數據的安全性，而是爲了可讀性。
(3) 可讀性編碼不改變信息內容，只改變信息內容的表現形式

網絡

在一些網絡傳送渠道,有時候有些的字節字符不能被支持.好比圖片的二進制流的每一個字節不可能所有是可見字符,這種狀況下傳送不了.而Base64的機制就能很好解決這種問題,它不改變原來的協議,在原來的基礎作一種擴展,基於64個可打印字符來表示二進制.這樣不會改變原來的圖片，同理還有郵件等須要加密的文件。app

首先，瞭解下base64是如何編碼的：
首先咱們規定一個字符：abc。
1.將字符經過ASCII碼編碼。
2.將編好的ASCII碼變爲二進制（8位），並以6位爲一組，分紅四組。
3.將這四組的高位各補兩個0,轉爲十進制數。
4.查表,獲得對應的字符,就是對應的Base64轉化的字符。

學習

若是最後剩下兩個輸入數據，在編碼結果後加1個「=」；若是最後剩下一個輸入數據，編碼結果後加2個「=」；若是沒有剩下任何數據，就什麼都不要加。或分紅6位一組後，最後一組沒有到6位時須要填充一個=或者兩個=。編碼

代碼實現（python）：加密

from enum import Enum
b64_encoding_table = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijk" \
                     "lmnopqrstuvwxyz0123456789+/"
class Status(Enum):
    START_NEX = 0
    TAKE_2 = 1
    TAKE_4 = 2
def hex_to_base64(hexdata):
    b64data = ""
    sixbits = 0
    status = Status.START_NEX
    for hexchar in hexdata:
        dec = int(hexchar, 16)
        if status == Status.START_NEX:
            sixbits = dec
            status = Status.TAKE_2
        elif status == Status.TAKE_2:
            sixbits = (sixbits << 2) | (dec >> 2)
            b64data += b64_encoding_table[sixbits]
            sixbits = (dec & 0x3)
            status = Status.TAKE_4
        elif status == Status.TAKE_4:
            sixbits = (sixbits << 4) | dec
            b64data += b64_encoding_table[sixbits]
            status = Status.START_NEX
    if status == Status.TAKE_2:
        sixbits <<= 2
        b64data += b64_encoding_table[sixbits]
        b64data += "="
    elif status == Status.TAKE_4:
        sixbits <<= 4
        b64data +=  b64_encoding_table[sixbits]
        b64data += "=="
    return b64data
def main():
    print(hex_to_base64("49276d206b696c6c696e6720796f757220627261696e206c696b65206120706f69736f6e6f7573206d757368726f6f6d"))
if __name__ == '__main__':
    main()

結果爲

spa

2.第二題

由題可知，這題是考察XOR異或。
須要對兩個16進制代碼異或，生成下面的代碼。
使用python實現：

.net

def hex_xor (hex1, hex2):
    dec1 = int(hex1, 16)
    dec2 = int(hex2, 16)
    xor = dec1 ^ dec2
    return hex(xor)
def main():
    a = hex_xor("1c0111001f010100061a024b53535009181c",
     "686974207468652062756c6c277320657965")
    print(a)
if __name__ == '__main__':
    main()

結果爲

可是，結果中含有[0x]這個前綴，查閱資料發現，只要在return處後面加[2:] 就能夠解決。

return hex(xor)[2:]

結果與題目中所要結果相同。

異或：異或運算符」∧」，它的規則是若參加運算的兩個二進位同號，則結果爲0（假）；異號則爲1（真）。即 0∧0＝0，0∧1＝1， 1^0=1，1∧1＝0。

運算	說明
0^1=1, 0^0=0	0異或任何數，其結果=任何數
1^0=1, 1^1=0	1異或任何數，其結果=任何數取反
x^x=0	任何數異或本身，等於把本身置0

異或的運算：先轉化爲二進制，再對照位來進行運算，相同爲0，不一樣爲1。
經過按位異或運算，能夠實現兩個值的交換，而沒必要使用臨時變量。例如交換兩個整數a=3，b=4的值，可經過下列語句實現：

a＝a∧b;
b＝b∧a;
a=a∧b;

3.第三題

在第三題裏，只給了一個通過異或的密文，而咱們知道是由單個字符所異或，這裏起初想用暴力破解。
字符頻率是一個很好的指標，我沒有考慮到字符頻率的問題（不在目前知識範圍內）而忽略了這個提示，查閱百度發現，字符頻率就是平常生活該字符的使用頻率。若是爲正常的英文文本，那麼它的字符頻率應該儘量的大。因此，只要能計算出哪一個字符異或後字符頻率打，這就是這道題的答案。
好比這裏有兩個解密後的字符串：
I am a student.
sd evbgac rgbq.
經過計算
第一個：0.04+0.19+0.08+0.02+0.19+0.08+0.19+0.06+0.09+0.02+0.04+0.12+0.06+0.09=1.27
同理第二個：
0.82
由此可知。第一個爲正確結果

首先準備一個字符頻率表：

而後再計算分值

def get_score(input_bytes):
    score = 0

    for byte in input_bytes:
        score += CHARACTER_FREQ.get(chr(byte).lower(), 0)

        return score

對字符串中每一個字符與key進行異或

def singlechar_xor(input_bytes, key_value):
    output = b''
    for char in input_bytes:
        output += bytes([char ^ key_value])
        
    return output

用每一個可能的字節對密碼異或解密，計算得出的明文分數。所用的key就是題目要找出來的key

def singlechar_xor_brute_force(ciphertext):

    candidates = []
    for key_candidate in range(256):
        plaintext_candidate = singlechar_xor(ciphertext, key_candidate)
        candidates_score = get_score(plaintext_candidate)
        result = { 
            'key': key_candidate,
            'score': candidates_score,
            'plaintext': plaintext_candidate,
        }


        candidates.append(result)
    return  sorted(candidates, key=lambda c: c['score'], reverse=True)[0]

打印明文和key

def pretty_print_result(result):
    print(result['plaintext'].decode().rstrip(),
          "\tKey:", chr(result['key']))

最後的結果爲

由此可知加密前的明文和key。

參考文章：

學習筆記——cryptopals解密（一）

目錄

前言

Set 1：Basics

1.第一題

2.第二題

3.第三題