流密码

CRYPTO · 知识域。XOR 与密钥流体系。标签:XOR。

触发特征

  • 密文与明文等长、无结构;flag{ 前缀异或已知即可验证。
  • "重复密钥异""多次一密""未知密钥异或文件"题面。

XOR 基础套路

  • 单字节 XOR:256 全试,按可打印率/字母频率打分;from pwn import xor; xor(ct, b'flag{') 直接用已知前缀验证。
  • 重复密钥 XOR(多字节):按 key 位置分列 → 每列单字节频率分析(空格 0x20 权重高);Hamming 距离估 key 长度(经典 Cryptopals 流程)。
  • 级联 XOR(cascade):先爆首字节(256 次),其余字节随首字节确定级联推导。
  • 幂次旋转 XOR:按 2 的幂旋转时奇偶位永不相混,候选状态只有 4 个。

OTP 与密钥流弱点

  • 多次一密(OTP 密钥复用):C1⊕C2⊕P1=P2;无已知明文时 crib-dragging(拖动猜测词):国际赛场经典。
  • 确定性 OTP:负载均衡后端共用密钥流,已知明文恢复 keystream 后全量解密。
  • 文件头恢复密钥:密文声称是 PDF/PNG/ZIP 但 file 报 data → 前几字节与魔数 XOR 得重复密钥,再用 %%EOF/IEND 尾部结构延展(MetaCTF Flash 2026)。
  • 三轮 XOR 协议:三层密钥两两相消,剩余即为明文差(2017 年 CTF 常见结构)。
  • 连续字节相关性:XOR 相邻密文字节消除密钥(固定密钥时 C[i]⊕C[i+1]=P[i]⊕P[i+1])。

流密码与 LFSR/RC4/PRNG 的边界

  • 密钥流由 LFSR 生成 → LFSR;RC4 → RC4;Python random/MT → MT19937;LCG → LCG。
  • Z3 求解流密码约束 → Z3。

工具速查

from pwn import xor
# 已知明文差分
ks = xor(ct1, pt1)
pt2 = xor(ct2, ks)
# xortool 自动猜 key 长度
# xortool -c 20 cipher.bin

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