2023 泰山杯 --- Crypto wp

题目

from fastecdsa.curve import P521 as Curve
from fastecdsa.point import Point
from os import urandom
from random import getrandbits
import uuid
from Crypto.PublicKey import DSA
from Crypto.Util.number import *
import random
from hashlib import sha256

flag = f"flag{{{uuid.uuid4()}}}".encode('utf-8')
m1 = b'****************'
m2 = b'****************'

def gen(G):
    urand = bytes_to_long(urandom(256 // 8))
    while True:
        s = getrandbits(256) ^ urand
        Q = s * G
        if isPrime(Q.x) and isPrime(Q.y):
            return Q.x, Q.y


def sign(m, k, x, p, q, g):
    cm = sha256(m).digest()
    hm = bytes_to_long(cm)
    r = pow(g, k, p) % q
    s = (hm + x * r) * inverse(k, q) % q
    return r, s


def encrypt(msg):
    p, q, r, t = getPrime(256), getPrime(256), getPrime(256), getPrime(256)
    pubkey = p ** 2 * q * r * t
    n = pubkey
    phi = (p - 1) * (q - 1) * (r - 1) * (t - 1)
    privkey = inverse(n, phi)
    c = long_to_bytes(pow(bytes_to_long(msg), pubkey, pubkey))
    return [c, pubkey, privkey]
    
def verify(message, r, s, p, q, g, y): 
    cm = sha256(message).digest()
    hm = bytes_to_long(cm)
    w = pow(s, q - 2, q) 
    u1 = (hm * w) % q 
    u2 = (r * w) % q 
    v = ((pow(g, u1, p) * pow(y, u2, p)) % p) % q 
    return v == r 
 

ecc_p = Curve.p
a = Curve.a
b = Curve.b
Gx = Curve.gx
Gy = Curve.gy
G = Point(Gx, Gy, curve=Curve)
p, q = gen(G)
n = p * q
print(f"a={a}")
print(f"b={b}")
print(f"ecc_p={ecc_p}")
print(f"n={n}")
x = bytes_to_long(flag)
cm1 = encrypt(m1)
cm2 = encrypt(m2)
key = DSA.generate(int(2048))
g = key.g
assert q > x
k = random.randint(1, q - 1)
r1, s1 = sign(m1, k, x, p, q, g)
r2, s2 = sign(m2, k, x, p, q, g)
print(f"cm1={cm1}")
print(f"cm2={cm2}")
print(f's1 = {s1}')
print(f'r1 = {r1}')
print(f'r2 = {r2}')
print(f's2 = {s2}')


"""
a=-3
b=1093849038073734274511112390766805569936207598951683748994586394495953116150735016013708737573759623248592132296706313309438452531591012912142327488478985984
ecc_p=6864797660130609714981900799081393217269435300143305409394463459185543183397656052122559640661454554977296311391480858037121987999716643812574028291115057151
n=17892143742135558659464483241031582705399015704984635198259117502698806062144577358841580186430592021484784182374984891504991723987372158404717308894627025254370106060682124762121644746055038786733570766842371672272269500805787962472846195694411232153017387865489974233181909133999038179766349022983643293490318883

cm1=[b'~(\x13K\xbd\x07\xf6\xac\x0f^\xff\xc0\x11\xf4\\-[bd\xd4\xee\xad\xd3\x12hY\xa9\xfawU6\tM\xd8\xc7$Q\x08fe\x0e\xa6V\x84Af\xc2\x90\xff\x0b\xb3\xf7\t\xeb\x1f\x92\xe9_\xc2d\x0b,\xb8j\xa7x\xb7\xd8.\x01\x0f\xb3\xfb\x84}\x18M_$J\x19WS\x19\xe4\xac|\xfb\xab\\\xddE\xe8K\x11\x85\x94I\x88\x06\xda\xd9\xa5\xd3%\xdeZ\xc0\xa1\x96K\x8f\xc9\xd6rZ\xf9\x80\x03\xb6\xe7&\xc7\xba\xfa\x11\x0e\x17\x03\xc6@\xf9\xe1\x91\xc3\x98\xfd~\xb4,\xbf+\xf1\x9c\x13\xf9\xcb\xd3\xa2\xcd\t\xc1\xa0\x16\xac(kO\x0e', 4210112960230753389177723103991057503675404064215473253619064996297654205031972289490914887593241466687180915490587736105591295790203391680056466722777574962131018329890483040708509359428184782432390334491747709835762154148954222667111743029165387940794322517656416298463983972364481679736217231237972603248180412651171720538869199141557228108454144762163387122885891997412124486368093, 34467673940229375549861096366968383350573853982091018691379038369575391106133342982206096859322434387821396329105522038690695490560975568642248771969263414977884644851551873207137010180591879084640509485920597821696620795026052163156567900184188166776652129980691756851240082925443033375548789315858902528245]

cm2=[b"\x04L\xfbgl\x83\x8c\xd0\xd1\x94\xaeH\x15\x1f\x9d\r\xfe4Qo\x1f\x0e\xac\x99\x10\xd7p\x05\x0e\xe1Z\xde\xf1-\x90'\xfd\n\xcb\x11\x95\xe7\xfd\xb4\xa9\xe1g\xba\x88\x97h\t\x114\x8f\r\xa4\xf38\xf59\xbdbt\x8f\\U\xeau\x0e\xe2C\xd0\xbf\xb0\x0b\xe4\xfb\\\xb1\xe6\xd8\xc9K\x99F\n\xd1s(\xda \xe1\xa0)st\xdduv\x05\t\x97\x85\xbfdnr$\xeee<\xdd\xa2j\xd1l\x0c\x14\xe0\x9d!\x9d\x85J\xe6\x08\xf3\x8b\xf5^\xb6\xf9\xd5\xf8\xf1\xa9\x05\x11\xf2\x1f\xe6L}_?\xdc\xf1\xcf_\x19K\x9d?F\x11\x8a\xd6m_", 2107035726522358468787800437216735702294054489210423482763141344245971658038208946943384473505445944203654154393368969472650747972993446483863354738530464536671191192852772663305104685295729636566877550779644763943501495227449049599621704191810033993441720482366622086425653151565702373624357844645714794047547901924425604430887869417863146263310137069165358904526698570368614646908659, 25851316624668868073282577242443094459803237792257031370809123539176662555947554778083633535689341409219664781371076460089226128423940382827297717468898042144540839805840728213520942720971834042050337266075935231655467146339599134132537675265039256700087188339078240329238442682883808814292004154090735239739]

s1 = 1147444956942488206425397540690496331513776719096397579521439800869593847794208912124600845863795170543614454413750492051491732502087262731130173253134510721
r1 = 1157925007400122568661548726339484089282532284376929635262438142895805835643192575599802310792451479232905705228133875039893052991121145062272055314297648646
r2 = 1157925007400122568661548726339484089282532284376929635262438142895805835643192575599802310792451479232905705228133875039893052991121145062272055314297648646
s2 = 1705053872995228285447305031429522382982990819347651751236442503354782702527682212062279231285695576661552718820729949632674150767988313498856519278708115047

"""


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
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97

解题过程

part1

$y^2=x^3+a\ast x+b$
两边同时乘上$x^2$
$\Rightarrow x^2{y}^2=x^5+a\ast x^3+b\ast x^2$
$\Rightarrow n^2=x^5+a\ast x^3+b\ast x^2$
此时构建一个在模Ep下的方程即可解出$x$，也就是p，进而q = n//p

part2

本质上是dp泄露，其中
$n=p^2\ast q\ast r\ast t$
$phi=p\ast (p-1)(q-1)\ast (r-1)\ast (t-1)$
$ph{i}_1=(p-1)(q-1)(r-1)(t-1)$
$e=n$
$e{d}_1\equiv 1modph{i}_1$
$m^{e{d}_1}modn\equiv m^{1+k\ast ph{i}_1}modp\ast q\ast r\ast t$
根据费马小定理
$a^{p-1}\equiv 1modp$
$\Rightarrow m^{1+k\ast ph{i}_1}modp\ast q\ast r\ast t\equiv mmodp\ast q\ast r\ast t$
$\Rightarrow m^{e{d}_1}modn-m\equiv 0modp\ast q\ast r\ast t$
$又\because n=p^2\ast q\ast r\ast t$
$则有，m^{e{d}_1}modn-m与n存在最大公约数p\ast q\ast r\ast t$
$所以，存在任意自然数m，使得p\ast q\ast r\ast t=gcd(m^{e{d}_1}modn-m,n)，m\in [2,p\ast q\ast r\ast t)$
$\Rightarrow p\ast q\ast r\ast t=gcd(m^{e{d}_1}modn-m,n)$
然后分别解出$m_1$和$m_2$即可

part3

这部分采用了同一个随机密钥k签名了两次,又已知$m_1$和$m_2$，则有
$s_1\equiv (H(m_1)+xr)k^{-1}modq$
$s_2\equiv (H(m_2)+xr)k^{-1}modq$
变换一下，两边同时乘以k
$s_{1}k\equiv H(m_1)+xrmodq$
$s_{2}k\equiv H(m_2)+xrmodq$
两式两相减，消去$xr$
$(s_1-s_2)k\equiv H(m_1)-H(m_2)modq$
$\Rightarrow k\equiv (s_1-s_2{)}^{-1}(H(m_1)-H(m_2))modq$
当我们知道随机密钥k,q,hm,r,s时候，并且那么我们就可以根据签名算法
$s=(H(m)+xr)k^{-1}modq$
计算私钥出 $x$,即flag
$x\equiv r^{-1}(ks-H(m))modq$

解题代码

#sage
from hashlib import sha256
from Crypto.Util.number import *
import gmpy2

a = -3
b = 1093849038073734274511112390766805569936207598951683748994586394495953116150735016013708737573759623248592132296706313309438452531591012912142327488478985984
ecc_p = 6864797660130609714981900799081393217269435300143305409394463459185543183397656052122559640661454554977296311391480858037121987999716643812574028291115057151
n = 17892143742135558659464483241031582705399015704984635198259117502698806062144577358841580186430592021484784182374984891504991723987372158404717308894627025254370106060682124762121644746055038786733570766842371672272269500805787962472846195694411232153017387865489974233181909133999038179766349022983643293490318883
s1 = 1147444956942488206425397540690496331513776719096397579521439800869593847794208912124600845863795170543614454413750492051491732502087262731130173253134510721
r1 = 1157925007400122568661548726339484089282532284376929635262438142895805835643192575599802310792451479232905705228133875039893052991121145062272055314297648646
s2 = 1705053872995228285447305031429522382982990819347651751236442503354782702527682212062279231285695576661552718820729949632674150767988313498856519278708115047

cm1=[b'~(\x13K\xbd\x07\xf6\xac\x0f^\xff\xc0\x11\xf4\\-[bd\xd4\xee\xad\xd3\x12hY\xa9\xfawU6\tM\xd8\xc7$Q\x08fe\x0e\xa6V\x84Af\xc2\x90\xff\x0b\xb3\xf7\t\xeb\x1f\x92\xe9_\xc2d\x0b,\xb8j\xa7x\xb7\xd8.\x01\x0f\xb3\xfb\x84}\x18M_$J\x19WS\x19\xe4\xac|\xfb\xab\\\xddE\xe8K\x11\x85\x94I\x88\x06\xda\xd9\xa5\xd3%\xdeZ\xc0\xa1\x96K\x8f\xc9\xd6rZ\xf9\x80\x03\xb6\xe7&\xc7\xba\xfa\x11\x0e\x17\x03\xc6@\xf9\xe1\x91\xc3\x98\xfd~\xb4,\xbf+\xf1\x9c\x13\xf9\xcb\xd3\xa2\xcd\t\xc1\xa0\x16\xac(kO\x0e', 4210112960230753389177723103991057503675404064215473253619064996297654205031972289490914887593241466687180915490587736105591295790203391680056466722777574962131018329890483040708509359428184782432390334491747709835762154148954222667111743029165387940794322517656416298463983972364481679736217231237972603248180412651171720538869199141557228108454144762163387122885891997412124486368093, 34467673940229375549861096366968383350573853982091018691379038369575391106133342982206096859322434387821396329105522038690695490560975568642248771969263414977884644851551873207137010180591879084640509485920597821696620795026052163156567900184188166776652129980691756851240082925443033375548789315858902528245]
cm2=[b"\x04L\xfbgl\x83\x8c\xd0\xd1\x94\xaeH\x15\x1f\x9d\r\xfe4Qo\x1f\x0e\xac\x99\x10\xd7p\x05\x0e\xe1Z\xde\xf1-\x90'\xfd\n\xcb\x11\x95\xe7\xfd\xb4\xa9\xe1g\xba\x88\x97h\t\x114\x8f\r\xa4\xf38\xf59\xbdbt\x8f\\U\xeau\x0e\xe2C\xd0\xbf\xb0\x0b\xe4\xfb\\\xb1\xe6\xd8\xc9K\x99F\n\xd1s(\xda \xe1\xa0)st\xdduv\x05\t\x97\x85\xbfdnr$\xeee<\xdd\xa2j\xd1l\x0c\x14\xe0\x9d!\x9d\x85J\xe6\x08\xf3\x8b\xf5^\xb6\xf9\xd5\xf8\xf1\xa9\x05\x11\xf2\x1f\xe6L}_?\xdc\xf1\xcf_\x19K\x9d?F\x11\x8a\xd6m_", 2107035726522358468787800437216735702294054489210423482763141344245971658038208946943384473505445944203654154393368969472650747972993446483863354738530464536671191192852772663305104685295729636566877550779644763943501495227449049599621704191810033993441720482366622086425653151565702373624357844645714794047547901924425604430887869417863146263310137069165358904526698570368614646908659, 25851316624668868073282577242443094459803237792257031370809123539176662555947554778083633535689341409219664781371076460089226128423940382827297717468898042144540839805840728213520942720971834042050337266075935231655467146339599134132537675265039256700087188339078240329238442682883808814292004154090735239739]
#solve ecc to get q
R.<x> = PolynomialRing(Zmod(ecc_p))
f = x^5+a*x^3+b*x^2-n^2
result = f.roots()
p = int(result[0][0])
q = n//p
#solve rsa to get m1 and m2
c1, pubkey1, privkey1 = cm1
p1 = gmpy2.gcd(int(pow(5,privkey1*pubkey1,pubkey1)-5),int(pubkey1))
m1 = long_to_bytes(int(pow(bytes_to_long(c1),privkey1,p1)))

c2, pubkey2, privkey2 = cm2
p2 = gmpy2.gcd(int(pow(5,privkey2*pubkey2,pubkey2)-5),int(pubkey2))
m2 = long_to_bytes(int(pow(bytes_to_long(c2),privkey2,p2)))

#solve dsa
hm1 = bytes_to_long(sha256(m1).digest())
hm2 = bytes_to_long(sha256(m2).digest())
k = gmpy2.invert((s1 - s2), q) * (hm1 - hm2) % q
x = (s1 * k - hm1) * gmpy2.invert(r1, q) % q
flag = long_to_bytes(x)
print(flag)
#flag{d55a50f1-c95b-4e56-a7f7-b0efa1dc1d04}
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

【看似鸡毛蒜皮的琐碎小事，最消磨孝心善心。】