如何检测块密码模式

Question

如何检测消息是由CBC还是ECB模式加密的？

我写了一个函数，可以随机使用AES 128 CBC或ECB进行加密，并对明文和密文进行汉明距离计算，但似乎不关联密码模式。

如何检测块密码模式？

提前感谢您的回答。

- Xantra

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如果只有您的代码执行加密和解密操作，那么您可以添加一个额外的字节，例如0或1（取决于密码模式），并在处理有效负载之前检查它。另一个选项是在解密时首先尝试CBC，如果失败则尝试ECB。 - Bimalesh Jha

很抱歉，如果明文或密文中没有可靠的区分元素，您将无法可靠地检测块密码模式。这些块应该与随机数据不可区分。幸运的是，通常情况下明文不会呈现出随机性。如果您确实使用了CBC模式，则应该使用IV，因此IV可以成为一个区分特征。话虽如此;你到底为什么要随机地使用CBC或ECB加密？ - Maarten Bodewes

这是一个密码学练习。目标是检测密码模式，因此我编写了一个函数来随机使用CBC和ECB来测试我的检测函数。 - Xantra

Answer 1

问题陈述中已经给出了答案：

请记住，ECB的问题在于它是无状态和确定性的；相同的16字节明文块将始终产生相同的16字节密文。

因此，假设某些重复的明文块出现在相同的密文块偏移量上，我们可以直接寻找各种长度的重复的密文块。

- crishoj

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还有一件需要注意的事情是，AES-ECB 的密钥长度为 128 位（16 字节）。如果不知道这个（对某些人来说很明显）事实，你会像我一样绕来绕去！ - tejaswi prakash

Answer 2

我正在做同一套问题集，刚刚完成了这个问题（使用Clojure）。

我的第一个提示是，如果您使用支持一级函数/lambda的语言，则需要做什么将更清晰。

无论如何，让我们稍微分解一下这个问题：

首先，只需编写一个函数，该函数验证黑盒是否使用ECB加密数据。 您会如何做到这一点？

它可能看起来像（下面是伪代码）

function boolean isEcbBlackbox(func f) 
{   //what input can I use to determine this?
    result = f("chosen input")
    if(result ...) {//what property of result should I look for?
        true
    } else {
        false
    }
}

记住，ECB的关键弱点是相同的明文块将被加密为相同的密文块。

编辑：挑战现在已经公开，所以我将链接到我的解决方案。

https://github.com/dustinconrad/crypto-tutorial/blob/master/src/crypto_tutorial/lib/block.clj#L118

- RedDeckWins

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我现在感觉真的很愚蠢...我想这个问题从来没有告诉你要加密什么类型的文本，输入某种类型的文本会使这个练习变得非常容易，我已经有一个函数可以做到这一点，当我做检测重复异或练习时就已经有了... - Garry Welding

据我理解，在这个挑战中，“黑盒函数”不能用任意输入进行评估。只有选定的预计算密文可用。因此，进行这种高阶函数评估并没有太大用处。 - crishoj

所以我有意将问题分解为一个更简单的子问题，以帮助他理解基本概念。一旦你掌握了这个概念，将其应用于固定输入就会更容易。我的感觉是，如果你被喂饱了结果，那么你学到的东西会少得多，即使路线有些迂回。 - RedDeckWins

@RedDeckWins 如果他正在逐一解决这些挑战，那么他已经实现了你的“提示”，因为那正是早期挑战之一... - fstd

挑战现在已经公开，因此我已在答案中链接了我的解决方案。 - RedDeckWins

Answer 3

根据密文%16或24或32计算块大小，使其等于0

汉明距离应由密码块1与其余密码块完成

如果我们使用浮点算术平均每个字节，如果该值低于某个阈值，则为ECB。

- vsrinu26f

Answer 4

我知道你正在做的练习，我现在也在做。我建议对加密字符串进行频率分析（不要忘记字符串可能是base64编码或十六进制编码）。如果你得到的频率分布与编码字符串的语言匹配，则可以安全地假设它是ECB模式，否则可能是CBC模式。

我不知道这是否真的有效，因为我现在只是在做练习，但这是一个开始。

编辑：

我有点匆忙回答了这个问题，感觉应该解释得更多一些。如果它是以ECB模式加密的，则无论字符串和密钥的填充如何，频率分析都应该显示出正常的分布样式。而以CBC模式加密的加密应该具有非常随机且可能是平坦的分布。

- Garry Welding

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经过反思，我不太确定你的建议是否可行，因为块大小为16字节。如果输入块中的1位发生变化，则密码块将完全不同（在CBC和ECB中相同）。因此，对字节值频率进行频率分析没有意义！我是对还是错？ - Xantra

抱歉，我上面说错了，应该是ECB而不是CBC。 - RedDeckWins

对不起，请忘记我的回答。我已经尝试过了，完全没用。我还尝试过使用卡方检验和蒙特卡罗方法来测试真正的随机性，但是由于它采用AES加密，所以毫不意外地通过了这两个测试。今天我给他们发了电子邮件请求帮助解决这个挑战。但是我收到了以下回复：“如果这不清楚，你可以选择输入到预言机。”...... 不用说，这根本没有帮助到我。 - Garry Welding

@GarryWelding，这是一个有用的提示。 - RedDeckWins

啊，现在我明白了，这真的很容易，我做了太复杂的研究，员工的答案非常有帮助。 - Xantra