iOS逆向(1)-密码学(RSA)

作者: iOS猿_员 | 来源:发表于2019-04-02 14:29 被阅读126次

    要讲逆向,那么肯定少不了密码学,因为所有的逆向(攻防)都是对已加密的数据进行解密。所以我们必须初步了解加密的方式有哪些,毕竟知己知彼,才能百战百胜。

    接下来,我将从以下四方面来讲述密码学相关的内容:
    1、什么是密码学
    2、RSA数学原理
    3、RSA终端命令
    4、总结

    1、什么是密码学

    密码学的历史大致可以追溯到两千年前,相传古罗马名将凯撒大帝为了防止敌方截获情报,用密码传送情报。凯撒的做法很简单,就是对二十几个罗马字母建立一张对应表。这样,如果不知道密码本,即使截获一段信息也看不懂。

    从凯撒大帝时代到上世纪70年代这段很长的时间里,密码学的发展非常的缓慢,因为设计者基本上靠经验。没有运用数学原理。

    在1976年以前,所有的加密方法都是同一种模式:加密、解密使用同一种算法。在交互数据的时候,彼此通信的双方就必须将规则告诉对方,否则没法解密。那么加密和解密的规则(简称密钥),它保护就显得尤其重
    要。传递密钥就成为了最大的隐患。这种加密方式被成为对称加密算法(symmetric encryption algorithm)。

    1976年,两位美国计算机学家 迪菲(W.Diffie)、赫尔曼( M.Hellman ) 提出了一种崭新构思,可以在不直接传递密钥的情况下,完成密钥交换。这被称为“迪菲赫尔曼密钥交换”算法。开创了密码学研究的新方向。

    1977年三位麻省理工学院的数学家 罗纳德·李维斯特(Ron Rivest)、阿迪·萨莫尔(Adi Shamir)和伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman)一起设计了一种算法,可以实现非对称加密。这个算法用他们三个人的名字命名,叫做RSA算法。

    也就是说「迪菲赫尔曼密钥交换」在密码学历史的车轮中成为了一个转折点。

    2、RSA数学原理

    咱们这里先把所有需要用到的公式定理列出来:
    1、取模运算
    2、欧拉函数φ
    3、欧拉定理,费马小定理
    4、模反元素
    5、迪菲赫尔曼密钥交换

    1、取模运算

    取模运算(“Modulo Operation”)和取余运算(“Complementation ”)两个概念有重叠的部分但又不完全一致。主要的区别在于对负整数进行除法运算时操作不同。
    在这列出各种负数情况的例子供大家理解:
    7 mod 4 = 3(商 = 1 或 2,1<2,取商=1)
    -7 mod 4 = 1(商 = -1 或 -2,-2<-1,取商=-2)
    7 mod -4 = -1(商 = -1或-2,-2<-1,取商=-2)
    -7 mod -4 = -3(商 = 1或2,1<2,取商=1)

    函数值符号规律(余数的符号) mod(负,正)=正 mod(正,负)=负
    结论:两个整数求余时,其值的符号为除数的符号。

    2、欧拉函数φ(读fai,三声)

    可以简单理解为:
    如果n可以分解为两个互质(不一定是两个质数)的数之积A和B,那么:
    φ(n) = φ(A) * φ(B)
    如果 A和B 又同时为质数,那么:
    φ(n) = (A-1) * (B-1)

    3、欧拉定理,费马小定理

    首先这里说一下,定制之所以是定理是被人证明过的,如何证明的不管,当然你也可以增加去证明下,反正我不管(……&%¥%……&%&……&%),哈哈

    如果m、n为正整数,且m、n互质,那么:

    欧拉定理

    如果n为质数,那么:

    费马小定理

    公式转换:

    公式转换

    4、模反元素

    如果两个正整数e和x互质,那么一定可以找到整数d,使得 e*d-1 被x整除。那么d就是e对于x的“模反元素”。

    模反元素

    5、迪菲赫尔曼密钥交换

    迪菲赫尔曼密钥交换

    如上图:
    客户端持有一个随机数13 ,服务端持有随机数15,再选一对特殊的数,3是17的原根(啥是原根?)。
    两端交换的都是密文,就算中间被劫持,也不知道最后需要的传输的内容是10
    那么这个10就是最后真正的秘钥。

    证明过程

    ==> 3^(13 * 15) mod 17 = 3^(13 * 15) mod 17 
    根据模幂运算 ((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
    

     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
    

    所以得出最终结论:

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

    这个公式也就是我们最后的RSA加密公式!!!
    其中:

    公钥: n和e 
    私钥: n和d
    明文:    m
    密文:    c
    d是e对于φ(n)的“模反元素”。
    

    补充:
    1、n会非常大,长度一般为1024个二进制位。(目前人类已经分解的最大整数,232个十进制位,768个二进制位)
    2、由于需要求出φ(n),所以根据欧函数特点,最简单的方式n 由两个质数相乘得到: 质数:p1、p2
    Φ(n) = (p1 -1) * (p2 - 1)
    3、最终由φ(n)得到e 和 d 。
    总共生成6个数字:p1、p2、n、φ(n)、e、d

    关于RSA的安全:
    除了公钥用到了n和e 其余的4个数字是不公开的。
    目前破解RSA得到d的方式如下:
    1、要想求出私钥 d 。由于ed = φ(n)k + 1。要知道e和φ(n);
    2、e是知道的,但是要得到 φ(n),必须知道p1 和 p2。
    3、由于 n=p1*p2。只有将n因数分解才能算出。

    3、RSA终端命令

    由于Mac系统内置OpenSSL(开源加密库),所以我们可以直接在终端上使用命令来玩RSA. OpenSSL中RSA算法常用指令主要有三个:

    命令 含义
    genrsa 生成并且输出一串RSA私钥
    rsautl 使用RSA密钥进行加密、解密、签名和验证等运算
    rsa 处理RSA密钥的格式转换等问题

    1、生成RSA私钥,密钥长度为1024bit

    // 生成RSA私钥,密钥长度为1024bit
    openssl genrsa -out private.pem 1024
    
    
    生成RSA私钥

    2、从私钥中提取公钥

    // 从私钥中提取公钥
    openssl rsa -in private.pem -pubout -out public.pem
    
    
    从私钥中提取公钥

    3、将私钥转换成为明文

    // 将私钥转换成为明文
    openssl rsa -in private.pem -text -out private.txt
    cat private.txt
    
    
    将私钥转换成为明文

    4、通过公钥加密数据,私钥解密数据

    // 新建一个文件,在文件中随意输入内容,比如输入字符串”Hello“
    vim message.txt  
    // 查看文件
    cat message.txt  
    // 通过公钥进行加密
    openssl rsautl -encrypt -in message.txt -inkey public.pem -pubin -out enc.txt
    // 通过私钥进行解密
    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  
    
    
    公钥加密,私钥解密

    5、通过私钥加密数据,公钥解密数据

    // 私钥加密
    openssl rsautl -sign -in message.txt -inkey private.pem -out enc_2.txt
    // 公钥加密
    openssl rsautl -verify -in enc_2.txt -inkey public.pem -pubin -out dec_2.txt
    
    
    私钥加密,公钥解密

    4、总结:

    1、由于RSA加密解密用的不是一套数据,所以其保证了安全性。
    2、由于私钥过大,所以效率较低
    3、如果有一天量子计算机被普及(计算速度极快),那么1024位已经不足以让RSA安全。

    转载:原文地址
    经原作者同意:想交流iOS开发,逆向等技术,可加iOS技术交流群:624212887,进行交流!


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