SM4-CBC反转字节攻击（附代码）
CBC模式：Cipher Block Chaining mode，密文分组链接模式
CBC模式是先将明文分成若干个组块，然后每个明文分组与前一密文分组进行异或 XORXOR 运算，然后再进行加密。因此，每个密文分组都依赖于它前面的所有明文分组。
由于密文分组像链条一样相互连接在一起，因此称为密文分组链接模式。
由于CBC模式分组块与块之间有相互连接关系，解密时前一块的密文会参与后一块密文的解密，所以我们更改前一块密文的值时，也会对后一块解密后的明文造成影响，而当我们知晓完整的密文和后一块密文对应的明文时，后一块密文解密出的明文就是可控制的，即我们可以通过控制A的值，进而控制C的值。这个攻击方式就是“CBC模式的反转字节攻击”，下面详细介绍原理。（至于为什么这么叫，我猜测是因为原理依赖异或运算吧）
在上图中，密文分组1为A，密文分组2进行解密运算后为B。明文分组2为C。
由CBC解密原理或图片信息可得：C=A^B。
由于异或两次同一个数等于啥也没干可由上式推出：B=A^C。
现在开始操作密文的值，使A'=A^C，用A'替换原来A的位置。
这个时候C=A'^B=(A^C)^(A^C)=0 C就被操作成了全0的值。
聪明的你肯定想到了，x^0=x。
所以我们再操作一次密文，A''=A^C^x，用A''替代上图中A的位置。
这个时候C=(A^C^x)^(A^C)=x
通过以上方法，我们就做到了在仅已知一对明文密文的情况下，通过修改密文得到一组成立的明密文对，且可以根据我们的喜好自定义明文的一部分。
博主博主，这种方式看起来很巧妙，但感觉没什么用呀，有什么具体的使用示例吗？
下面展示一个具体示例，假设我们通过抓包、监听等方式得到了一组明密文：
待加密内容： abcdefghijklm123456789111-staff
sm4_cbc加密后的结果： a44668576540e3bbf1b95115481e373c5af8c5fdaf5f775b65da549c7ecb8483 你可以观察到这里明文结尾为用户名，所以我们可以通过刚刚学到的字节反转攻击方式构造一段明密文，修改最后的用户名，达到伪装为任何用户的目的。
Talk is cheap，上代码，这里通过修改密文，我们伪装了用户名为draina的一段明密文
# -*-coding: utf-8-*-
from gmssl.sm4 import CryptSM4, SM4_ENCRYPT, SM4_DECRYPT
import binascii
import base64
class SM4_cbc:
def __init__(self):
self.crypt_sm4 = CryptSM4()
def str_to_strBin(self, hex_str):
hex_data = hex_str.encode('utf-8')
str_bin = binascii.unhexlify(hex_data)
return str_bin.decode('utf-8')
def encrypt_cbc(self, cbc_key, iv, value):
crypt_cbc = self.crypt_sm4
crypt_cbc.set_key(binascii.a2b_hex(cbc_key), SM4_ENCRYPT)
Enc_value = crypt_cbc.crypt_cbc(binascii.a2b_hex(iv), value.encode())
return binascii.b2a_hex(Enc_value)
def decrypt_cbc(self, cbc_key, iv, value):
crypt_cbc = self.crypt_sm4
crypt_cbc.set_key(binascii.a2b_hex(cbc_key), SM4_DECRYPT)
Dec_value = crypt_cbc.crypt_cbc(binascii.a2b_hex(iv), value)
return Dec_value
def hex_to_base64(payload_hex2):
bytes_out = bytes.fromhex(payload_hex2)
str_out = base64.b64encode(bytes_out)
# print("hex_to_base64:", str_out)
return str_out
def pkcs7_pad(data: bytes, block_size: int = 16) -> bytes:
"""对数据进行 PKCS7 填充"""
padding_length = block_size - (len(data) % block_size)
padding = bytes( * padding_length)
return data + padding
def utf8_to_hex_with_padding(plain_text: str) -> str:
"""将 UTF-8 明文转换为十六进制字符串，并进行 PKCS7 填充"""
utf8_bytes = plain_text.encode('utf-8')
padded_bytes = pkcs7_pad(utf8_bytes)
hex_string = padded_bytes.hex()
return hex_string
def xor_hex_strings(hex1, hex2):
# 将16进制字符串转换为整数
int1 = int(hex1, 16)
int2 = int(hex2, 16)
# 进行按位异或操作
xor_result = int1 ^ int2
# 将结果转换回16进制字符串，并去掉前缀 '0x'
return hex(xor_result)
if __name__ == '__main__':
key = "b01b1e51ba8b9bfcd584ab5b73ab7670"
str_data = "abcdefghijklm123456789111-staff"
iv_str = "e5709dcac5e3016de93aaf7b364693c3"
SM4 = SM4_cbc()
print("待加密内容：", str_data)
print("p=",utf8_to_hex_with_padding(str_data))
cipher = SM4.encrypt_cbc(key, iv_str, str_data)
cipher_hex = cipher.decode()
print("sm4_cbc加密后的结果：", cipher_hex, type(cipher_hex))
val = hex_to_base64(cipher_hex)
decode_cbc = SM4.decrypt_cbc(key, iv_str, base64.b64decode(val))
print("sm4_cbc解密结果是：", decode_cbc.decode(), "\n")
print("下面是字节反转攻击，将staff改为draina")
p22=utf8_to_hex_with_padding('abcdefghijklm12888888888-draina')[-32:]
#新明文第二分组，将p2的尾部改为draina后转为HEX并填充
temp=xor_hex_strings(cipher_hex[:32],utf8_to_hex_with_padding(str_data)[-32:])
cipherx1= xor_hex_strings(p22,temp)
#计算新密文的第一个分组，即原明文的第二个分组异或原密文的第一个分组 再异或需要得到的新明文的第二个分组
cipherx12=cipherx1+cipher_hex[-32:]
print('新的密文为',cipherx12)
val2 = hex_to_base64(cipherx12)
decode_cbc2 = SM4.decrypt_cbc(key, iv_str, base64.b64decode(val2))
print("sm4_cbc解密结果是：",decode_cbc2, "\n")
-END-
参考链接
http://f0und.icu/article/28.html
https://blog.csdn.net/weixin_42437696/article/details/133786366
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