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關于非線性組合模型Geffe的分割攻擊實作

2021-12-28 07:30:45 其他

密碼學學完序列密碼后要做關于Geffe的攻擊，，，
看來看去就分割攻擊比較好寫但是這個LFSR2的級數太高了好像寫的有點問題
不管了，快期未考試了

非線性組合模型 G e f f e Geffe Geffe分割攻擊

一、非線性組合模型 G e f f e Geffe Geffe???發生器的基本介紹

G e f f e Geffe Geffe發生器是1973年 G e f f e Geffe Geffe?設計的一個密鑰流生成器，具體描述如下:

在這里插入圖片描述

如圖所示， G e f f e Geffe Geffe發生器使用了3個 L F S R LFSR LFSR??移位暫存器他們以非線性方式組合，其中， L F S R 1 LFSR1 LFSR1和 L F S R 3 LFSR3 LFSR3作為復合器的輸入， L F S R 2 LFSR2 LFSR2?作為控制復合器，

其中，三個 L F S R LFSR LFSR?的反饋多項式分別為：

f 1 ( x ) = x 20 ⊕ x 3 ⊕ 1 f_1(x)=x^{20}\oplus x^3\oplus 1 f1?(x)=x20⊕x3⊕1?

f 2 ( x ) = x 39 ⊕ x 4 ⊕ 1 f_2(x)=x^{39}\oplus x^4\oplus 1 f2?(x)=x39⊕x4⊕1

f 3 ( x ) = x 17 ⊕ x 3 ⊕ 1 f_3(x)=x^{17}\oplus x^3\oplus 1 f3?(x)=x17⊕x3⊕1

非線性組合函式 F F F為:
g ( x 1 , x 2 , x 3 ) = x 1 x 2 ⊕ ( x 2 ⊕ 1 ) x 3 = { x 1 , x 2 = 1 x 3 , x 2 = 0 g(x_1,x_2,x_3)=x_1x_2\oplus(x_2\oplus1)x_3= \begin{cases} x_1,\quad x_2=1\\ x_3,\quad x_2=0 \end{cases} g(x1?,x2?,x3?)=x1?x2?⊕(x2?⊕1)x3?={x1?,x2?=1x3?,x2?=0?

二、非線性組合模型 G e f f e Geffe Geffe的初始化程序

(1)密鑰 K = ( k 63 , … , k 0 ) K=(k_{63},…,k_0) K=(k63?,…,k0?)按照如下方式填充：

先將密鑰重復鏈接，得到76位元密鑰 K ’ K’ K’

K ’ = ( k 11 , … , k 1 , k 0 , k 63 , … , k 0 ) K’=(k_{11},…, k_1,k_0,k_{63},…,k_{0}) K’=(k11?,…,k1?,k0?,k63?,…,k0?)??

將 K ’ K’ K’由低位到高位按照從右到左的順序依次填入 L F S R 1 LFSR1 LFSR1、 L F S R 2 LFSR2 LFSR2和 L F S R 3 LFSR3 LFSR3，

2）按照密鑰流生成方式空轉100個時刻

將此時 L F S R LFSR LFSR?的內部狀態做為密鑰流生成的初態，

三、非線性組合模型 G e f f e Geffe Geffe?分割攻擊流程

1.窮舉 L F S R 2 LFSR2 LFSR2的初態
2.獲得關于 L F S R 1 LFSR1 LFSR1和 L F S R 3 LFSR3 LFSR3初態的線性方程；
3.解方程得到初態
4.根據前100個時刻的亂數，驗證初態是否正確

四、分割攻擊具體實作代碼及注釋

1.定義密鑰流 K K K?的值并將 K K K?填充到三個 L F S R LFSR LFSR??的初態中
	string K="1010010010000101010100101010110101101100100111001011010001110011";//K為初始密鑰
	string s1,s2,s3;//s1,s2,s3中分別為LFSR1 2 3的初始填充
	s1="11001011010001110011";
	s2="100100001010101001010101101011011001001";
	s3="01000111001110100";
2.將 L F S R LFSR LFSR?空轉100個時刻并記錄下產生的密鑰流
void LFSR_f1(int l_xunhuan,string chutai){//LFSR1的實作代碼，其中l_xunhuan為回圈輪數，chutai為LFSR的初態
	bitset<20>f1(chutai);//初態賦值 
	//cout<<f1.to_string();
	for(int i=1;i<=l_xunhuan;i++){//移位寄存
		int j=f1[0]^f1[17] ;
		len_f1++;
		//string s_out = f1.to_string();
		f1_out += '0'+j;
		f1.operator>>=(1);
		f1[19]=j;
	}
}

void LFSR_f2(int l_xunhuan,string chutai){//LFSR2的實作代碼，其中l_xunhuan為回圈輪數，chutai為LFSR的初態
	bitset<39>f2(chutai);//初態賦值 
	//cout<<f2.to_string();
	for(int i=1;i<=l_xunhuan;i++){//移位寄存
		int j=f2[0]^f2[35] ;
		len_f2++;
		//string s_out = f2.to_string();
		f2_out += '0'+j;
		f2.operator>>=(1);
		f2[38]=j;
	}
}

void LFSR_f3(int l_xunhuan,string chutai){//LFSR2的實作代碼，其中l_xunhuan為回圈輪數，chutai為LFSR的初態
	bitset<17>f3(chutai);//初態賦值 
	//cout<<f3.to_string();
	for(int i=1;i<=l_xunhuan;i++){//移位寄存
		int j=f3[0]^f3[14] ;
		len_f3++;
		//cout<<i<<endl;
		//cout<<"f3_out--->"<<f3_out<<endl;
		//string s_out = f3.to_string();
		f3_out += j+'0' ;
		f3.operator>>=(1);
		f3[16]=j;
	}
}

//此為主函式的呼叫陳述句
	LFSR_f1(100,s1);
	LFSR_f2(100,s2);
	LFSR_f3(100,s3);
3.根據 L F S R 2 LFSR2 LFSR2?的值來決定最后輸出密鑰流的每一位取 L F S R 1 LFSR1 LFSR1還是取 L F S R 3 LFSR3 LFSR3??的值
	string f0_out;//為最終輸出密鑰流
	for(int i=0;i<100;i++){
		if(f2_out[i]=='1') f0_out+=f1_out[i];
		else f0_out+=f3_out[i];
	}
4.列舉 L F S R 2 LFSR2 LFSR2的初態
	int cnt =0;
	int x_len = 1<<39; 
	for(int i=0;i<x_len;i++){
        //中間流程由后面具體解釋
    }
5.根據 L F S R 2 LFSR2 LFSR2?的初態，推算出 L F S R 1 LFSR1 LFSR1?和 L F S R 3 LFSR3 LFSR3?的初態
	int cnt =0;
	int x_len = 1<<39; 
	for(int i=0;i<x_len;i++){
		string  sheng_chu;       //生成列舉LFSR2的字串
		for(int j=0;j<39;j++){
			int k=(i>>j) & 1;
			sheng_chu+=(k+'0');
		}
		f2_out="";
		f3_out="";
		f1_out="";
		LFSR_f2(100,sheng_chu);
		string sheng_f1(100,'2');//初始化LFSR1
		string sheng_f3(100,'2');//初始化LFSR2
		
		for(int j=0;j<100;j++){
			if(f2_out[j]=='0') sheng_f1[j]=f0_out[j];
			else sheng_f3[j]=f0_out[j];
		}
		string sheng(20,'2');
		sheng_f1=sheng+sheng_f1;
		bool flag =true;
		//不斷的根據已有關系求解 f1
		while(flag){
			flag=false;
			for(int j=119;j>=20;j--){
				int x=sheng_f1[j-20]-'0',y=sheng_f1[j-3]-'0';
				if(sheng_f1[j]!='2' && (x==2) && (y!=2)){
					sheng_f1[j-20]= (y ^ (sheng_f1[j]-'0'))+'0';
					flag=true ;	
				} 
				else if(sheng_f1[j]!='2' && (x!=2) && (y==2)){
					sheng_f1[j-3]= (x ^ (sheng_f1[j]-'0'))+'0';
					flag=true ;
				}
				else if(sheng_f1[j]=='2' && (x!=2) && (y!=2)){
					sheng_f1[j]=(x^y)+'0';
					flag=true;
				}
			}
		}
		
//		for(int i=0;i<20;i++) cout<<sheng_f1[i];
//		cout<<endl;
		string sheng3(17,'2');
		sheng_f3=sheng3+sheng_f3;
		flag =true;
		//不斷的根據已有關系求解 f3
		while(flag){
			flag=false;
			for(int j=116;j>=17;j--){
				int x=sheng_f3[j-17]-'0',y=sheng_f3[j-3]-'0';
				if(sheng_f3[j]!='2' && (x==2) && (y!=2)){
					sheng_f3[j-17]= (y ^ (sheng_f3[j]-'0'))+'0';
					flag=true ;	
				} 
				else if(sheng_f3[j]!='2' && (x!=2) && (y==2)){
					sheng_f3[j-3]= (x ^ (sheng_f3[j]-'0'))+'0';
					flag=true ;
				}
				else if(sheng_f3[j]=='2' && (x!=2) && (y!=2)){
					sheng_f3[j]=(x^y)+'0';
					flag=true;
				}
			}
		}
//		for(int i=0;i<17;i++) cout<<sheng_f3[i];
//		cout<<endl;
		}
	}
6.判斷是否存在解不出來 L F S R 1 LFSR1 LFSR1或 L F S R 3 LFSR3 LFSR3??的情況
		bool check_f1=true,check_f3=true;
		string temp_f1="",temp_f3="";
		for(int i=0;i<20;i++){
			if(sheng_f1[i]=='2') {
				check_f1=false;//判斷是否存在有解不出來的情況
				break;
			}
			temp_f1+=sheng_f1[i];
		}
			
		for(int i=0;i<17;i++){
			if(sheng_f3[i]=='2') {
				check_f3=false;//判斷是否存在有解不出來的情況
				break;
			}
			temp_f3+=sheng_f3[i];
		}
7.如果 L F S R 1 LFSR1 LFSR1?和 L F S R 3 LFSR3 LFSR3?的初態均已解出，判斷由此時 L F S R 1 LFSR1 LFSR1??， L F S R 3 LFSR3 LFSR3?和 L F S R 2 LFSR2 LFSR2?所生成的??密鑰與真實值是否相等
	if(check_f1 && check_f3) {
			//cnt++;
			f1_out="";
			f3_out="";
			//cout<<"-1"<<endl;
			LFSR_f1(100,temp_f1);//根據f1初始值生成密鑰流 
			//cout<<"-2"<<endl;
			//cout<<sheng_f3<<endl;
			LFSR_f3(100,temp_f3);//根據f3初始值生成密鑰流 
			//cout<<sheng_f3<<endl;
			//cout<<"-3"<<endl;
			string f_sheng_out;
			//if() f_sheng_out=;
			for(int i=0;i<100;i++){ //根據列舉的f2,f1,f3的值, 生成密鑰流 
				if(f2_out[i]=='1') f_sheng_out+=f1_out[i];
				else f_sheng_out+=f3_out[i];
			}
			if(f_sheng_out == f0_out) {//判斷是否匹配成功 
				printf("YES\n");
				cout<<temp_f1<<"\n"<<temp_f3<<endl;
			}else{
				printf("NO\n");
				cout<<temp_f1<<"\n"<<temp_f3<<endl;//輸出此時計算出的f1,f3 
			}
		}

五、完整代碼及運行結果

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <bitset>
using namespace std;

string f1_out,f2_out,f3_out;
int len_f1,len_f2,len_f3;

void LFSR_f1(int l_xunhuan,string chutai){
	
	bitset<20>f1(chutai);
	//cout<<f1.to_string();
	for(int i=1;i<=l_xunhuan;i++){
		int j=f1[0]^f1[17] ;
		len_f1++;
		//string s_out = f1.to_string();
		f1_out += '0'+j;
		f1.operator>>=(1);
		f1[19]=j;
	}
}

void LFSR_f2(int l_xunhuan,string chutai){
	
	bitset<39>f2(chutai);//初態賦值 
	//cout<<f2.to_string();
	for(int i=1;i<=l_xunhuan;i++){
		int j=f2[0]^f2[35] ;
		len_f2++;
		//string s_out = f2.to_string();
		f2_out += '0'+j;
		f2.operator>>=(1);
		f2[38]=j;
	}
	
}

void LFSR_f3(int l_xunhuan,string chutai){
	
	bitset<17>f3(chutai);//初態賦值 
	//cout<<f3.to_string();
	for(int i=1;i<=l_xunhuan;i++){
		
		int j=f3[0]^f3[14] ;
		len_f3++;
		//cout<<i<<endl;
		//cout<<"f3_out--->"<<f3_out<<endl;
		//string s_out = f3.to_string();
		f3_out += j+'0' ;
		f3.operator>>=(1);
		f3[16]=j;
	}
	
}

int main(){
//	string sy="01010101100010110111";
//			  // 01234567890123456789
//	LFSR_f1(100,sy);
//	cout<<f1_out;
	string K="1010010010000101010100101010110101101100100111001011010001110011";
	string s1,s2,s3;
	s1="11001011010001110011";
	s2="100100001010101001010101101011011001001";
	s3="01000111001110100";
{	
//	bitset<20> sy(s1);
//	for(int i=0;i<20;i++) cout<<sy[i]<<" ";
//	sy.operator<<=(1);
//	string ssyy=sy.to_string();
//	cout<<endl;
//	for(int i=0;i<20;i++) cout<<sy[i]<<" ";
//	cout<<endl;
}
	LFSR_f1(100,s1);
	LFSR_f2(100,s2);
	LFSR_f3(100,s3);
	
	string f0_out;
	for(int i=0;i<100;i++){
		if(f2_out[i]=='1') f0_out+=f1_out[i];
		else f0_out+=f3_out[i];
	}
	//
	cout<<"LFSR1--->"<<f1_out<<endl;
	cout<<"LFSR2--->"<<f2_out<<endl;
	cout<<"LFSR3--->"<<f3_out<<endl;
	cout<<"LFSR輸出--->"<<f0_out<<endl;
	
	//long long ii=1<<39-1;
	
//	string 
//	for(int i=0;i<39;i++){
//		if((ii>>i & 1)==1) 
//	}

	int cnt =0;
	int x_len = 1<<30; 
	for(int i=0;i<x_len;i++){
		string  sheng_chu;
		for(int j=0;j<39;j++){
			int k=(i>>j) & 1;
			sheng_chu+=(k+'0');
		}
		//sheng_chu="100100001010101001010101101011011001001";
		f2_out="";
		f3_out="";
		f1_out="";
		LFSR_f2(100,sheng_chu);
		string sheng_f1(100,'2');
		string sheng_f3(100,'2');
		
		
		for(int j=0;j<100;j++){
			if(f2_out[j]=='0') sheng_f1[j]=f0_out[j];
			else sheng_f3[j]=f0_out[j];
		}
//		cout<<sheng_f1<<endl;
//		cout<<sheng_f3<<endl;
		string sheng(20,'2');
		sheng_f1=sheng+sheng_f1;
		bool flag =true;
		//不斷的根據已有關系求解 f1
		while(flag){
			flag=false;
			for(int j=119;j>=20;j--){
				int x=sheng_f1[j-20]-'0',y=sheng_f1[j-3]-'0';
				if(sheng_f1[j]!='2' && (x==2) && (y!=2)){
					sheng_f1[j-20]= (y ^ (sheng_f1[j]-'0'))+'0';
					flag=true ;	
				} 
				else if(sheng_f1[j]!='2' && (x!=2) && (y==2)){
					sheng_f1[j-3]= (x ^ (sheng_f1[j]-'0'))+'0';
					flag=true ;
				}
				else if(sheng_f1[j]=='2' && (x!=2) && (y!=2)){
					sheng_f1[j]=(x^y)+'0';
					flag=true;
				}
			}
		}
		
//		for(int i=0;i<20;i++) cout<<sheng_f1[i];
//		cout<<endl;
		
		string sheng3(17,'2');
		sheng_f3=sheng3+sheng_f3;
		flag =true;
		//不斷的根據已有關系求解 f3
		while(flag){
			flag=false;
			for(int j=116;j>=17;j--){
				int x=sheng_f3[j-17]-'0',y=sheng_f3[j-3]-'0';
				if(sheng_f3[j]!='2' && (x==2) && (y!=2)){
					sheng_f3[j-17]= (y ^ (sheng_f3[j]-'0'))+'0';
					flag=true ;	
				} 
				else if(sheng_f3[j]!='2' && (x!=2) && (y==2)){
					sheng_f3[j-3]= (x ^ (sheng_f3[j]-'0'))+'0';
					flag=true ;
				}
				else if(sheng_f3[j]=='2' && (x!=2) && (y!=2)){
					sheng_f3[j]=(x^y)+'0';
					flag=true;
				}
			}
		}
//		for(int i=0;i<17;i++) cout<<sheng_f3[i];
//		cout<<endl;
		bool check_f1=true,check_f3=true;
		string temp_f1="",temp_f3="";
		for(int i=0;i<20;i++){
			if(sheng_f1[i]=='2') {
				check_f1=false;//判斷是否存在有解不出來的情況
				break;
			}
			temp_f1+=sheng_f1[i];
		}
			
		for(int i=0;i<17;i++){
			if(sheng_f3[i]=='2') {
				check_f3=false;//判斷是否存在有解不出來的情況
				break;
			}
			temp_f3+=sheng_f3[i];
		}
			
		if(check_f1 && check_f3) {
			//cnt++;
			f1_out="";
			f3_out="";
			//cout<<"-1"<<endl;
			LFSR_f1(100,temp_f1);//根據f1初始值生成密鑰流 
			//cout<<"-2"<<endl;
			//cout<<sheng_f3<<endl;
			LFSR_f3(100,temp_f3);//根據f3初始值生成密鑰流 
			//cout<<sheng_f3<<endl;
			//cout<<"-3"<<endl;
			string f_sheng_out;
			//if() f_sheng_out=;
			for(int i=0;i<100;i++){ //根據列舉的f2,f1,f3的值, 生成密鑰流 
				if(f2_out[i]=='1') f_sheng_out+=f1_out[i];
				else f_sheng_out+=f3_out[i];
			}
			if(f_sheng_out == f0_out) {//判斷是否匹配成功 
				printf("YES\n");
				cout<<temp_f1<<"\n"<<temp_f3<<endl;
			}else{
				printf("NO\n");
				cout<<"LFSR1="<<temp_f1<<"\n"<<"LFSR3="<<temp_f3<<endl;//輸出此時計算出的f1,f3 
			}
		}
	}
	//cout<<cnt;
}

程式運行展示:
在這里插入圖片描述
因 L F S R 2 LFSR2 LFSR2級數太高，無法在短時間內結束

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qita/395030.html

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    uj5u.com 2020-09-10 02:00:56 more
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  • 【CTF】CTFHub 技能樹 彩蛋 writeup

    ?碎碎念 CTFHub：https://www.ctfhub.com/ 筆者入門CTF時時剛開始刷的是bugku的舊平臺，后來才有了CTFHub。 感覺不論是網頁UI設計，還是題目質量，賽事跟蹤，工具軟體都做得很不錯。 而且因為獨到的金幣制度的確讓人有一種想去刷題賺金幣的感覺。 個人還是非常喜歡這個 ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:04:05 more
  • 02windows基礎操作

    我學到了一下幾點 Windows系統目錄結構與滲透的作用 常見Windows的服務詳解 Windows埠詳解 常用的Windows注冊表詳解 hacker DOS命令詳解（net user / type /md /rd/ dir /cd /net use copy、批處理 等） 利用dos命令制作 ......

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  • 03.Linux基礎操作

    我學到了以下幾點 01Linux系統介紹02系統安裝，密碼啊破解03Linux常用命令04LAMP 01LINUX windows： win03 8 12 16 19 配置不繁瑣 Linux：redhat,centos(紅帽社區版)，Ubuntu server,suse unix:金融機構，證券，銀 ......

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  • 05HTML

    01HTML介紹 02頭部標簽講解03基礎標簽講解04表單標簽講解 HTML前段語言 js1.了解代碼2.根據代碼 懂得挖掘漏洞 （POST注入/XSS漏洞上傳）3.黑帽seo 白帽seo 客戶網站被黑帽植入劫持代碼如何處理4.熟悉html表單 <html><head><title>TDK標題，描述 ......

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    01 開門見山 隔一個月發一篇文章，不過分。 首先回顧一下《微信系結手機號資料庫被脫庫事件》，我也是第一時間得知了這個訊息，然后跟蹤了整件事情的經過。下面是這起事件的相關截圖以及近日流出的一萬條資料樣本： 個人認為這件事也沒什么，還不如關注一下之前45億快遞資料查詢渠道疑似在近日復活的訊息。 訊息是 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:48:24 more
  • web3 產品介紹：metamask 錢包 使用最多的瀏覽器插件錢包

    Metamask錢包是一種基于區塊鏈技術的數字貨幣錢包，它允許用戶在安全、便捷的環境下管理自己的加密資產。Metamask錢包是以太坊生態系統中最流行的錢包之一，它具有易于使用、安全性高和功能強大等優點。 本文將詳細介紹Metamask錢包的功能和使用方法。 一、 Metamask錢包的功能 數字資 ......

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  • vulnhub_Earth

    前言 靶機地址->>>vulnhub_Earth 攻擊機ip：192.168.20.121 靶機ip：192.168.20.122 參考文章 https://www.cnblogs.com/Jing-X/archive/2022/04/03/16097695.html https://www.cnb ......

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  • 從4k到42k，軟體測驗工程師的漲薪史，給我看哭了

    清明節一過，盲猜大家已經無心上班，在數著日子準備過五一，但一想到銀行卡里的余額……瞬間心情就不美麗了。最近，2023年高校畢業生就業調查顯示，本科畢業月平均起薪為5825元。調查一出，便有很多同學表示自己又被平均了。看著這一資料，不免讓人想到前不久中國青年報的一項調查：近六成大學生認為畢業10年內會 ......

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    🎈 標簽生成器 由于輸入正向提示詞 prompt 和反向提示詞 negative prompt 都是使用英文，所以對學習母語的我們非常不友好 使用網址：https://tinygeeker.github.io/p/ai-prompt-generator 這個網址是為了讓大家在使用 AI 繪畫的時候 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:36 more
  • 漫談前端自動化測驗演進之路及測驗工具分析

    隨著前端技術的不斷發展和應用程式的日益復雜，前端自動化測驗也在不斷演進。隨著 Web 應用程式變得越來越復雜，自動化測驗的需求也越來越高。如今，自動化測驗已經成為 Web 應用程式開發程序中不可或缺的一部分，它們可以幫助開發人員更快地發現和修復錯誤，提高應用程式的性能和可靠性。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:16 more
  • CANN開發實踐：4個DVPP記憶體問題的典型案例解讀

    摘要：由于DVPP媒體資料處理功能對存放輸入、輸出資料的記憶體有更高的要求（例如，記憶體首地址128位元組對齊），因此需呼叫專用的記憶體申請介面，那么本期就分享幾個關于DVPP記憶體問題的典型案例，并給出原因分析及解決方法。 本文分享自華為云社區《FAQ_DVPP記憶體問題案例》，作者：昇騰CANN。 DVPP ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:03 more
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    1. 下載Halcon17版本到到本地 2. 雙擊安裝包后 3. 步驟如下 1.2 Halcon軟體安裝 界面分為四大塊 1. Halcon的五個助手 1) 影像采集助手：與相機連接，設定相機引數，采集影像 2) 標定助手：九點標定或是其它的標定，生成標定檔案及內參外參，可以將像素單位轉換為長度單位 ......

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    第一次發博客，先發一下我的游戲開發環境吧。 去年2月份買了一臺MacBookPro2021 M1pro(以下簡稱mbp)，這一年來一直在用mbp開發游戲。我大致分享一下我的開發工具以及使用體驗。 1、Unity 官網鏈接： https://unity.cn/releases 我一般使用的Apple ......

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