从一道CTF题目到非对称加密GPG/PGP的学习

前言

偶尔看到一道CTF题目，[BSidesSF2019]bWF0cnlvc2hrYQ，过程中有用到一种加密。那就是GPG，据了解这是一种非对称加密方式。

好奇心驱使下，开始搜集学习这个加密方式的学习资料。

什么是GPG？

简介：

1991年，程序员Phil Zimmermann为了避开政府的监视，开发了加密软件PGP。因为这个软件非常好用，迅速流传开来成为许多程序员的必备工具。但是，它是商业软不能自由使用。所以，自由软件基金会决定，开发一个PGP的替代品取名为GnuPG，因此GPG就诞生了。GPG是GNU Privacy Guard的缩写，是自由软件基金会的GNU计划的一部分。它是一种基于密钥的加密方式，使用了一对密钥对消息进行加密和解密，来保证消息的安全传输。一开始，用户通过数字证书认证软件生成一对公钥和私钥。任何其他想给该用户发送加密消息的用户，需要先从证书机构的公共目录获取接收者的公钥，然后用公钥加密信息，再发送给接收者。当接收者收到加密消息后，他可以用自己的私钥来解密。

再提一下，非对称加密的定义吧，公钥用于加密、私钥用于解密。使用公钥加密过的信息只能由配对的私钥解开。这种加密方式叫做非对称加密。

简单来说：公钥相当于我们的银行账号，是公开的，别人可以给我们汇钱。

私钥相当于银行卡和存折，不能乱放，可以通过这个提我们的钱。

非对称加密的过程就是：小A要给小B汇钱，那么小B必须将自己的银行账号(公钥)给公开，然后小A拿到B的公钥后，通过银行给他打了一笔钱，这里的银行就相当于小B的公钥的加密方式，然后小B不是直接拿到这笔钱，而是要使用银行卡(私钥)通过银行将这笔钱取出来。

如图所示

m0re

关于对称加密的理解

小A给小D写张纸条，上面写着“这个世界上根本就没有奥特曼”但是不希望在传递过程中被别人看到。

m0re

但是中间这些传纸条的人比较闲，想看他们的纸条上写了什么。小A于是和小D约定好了，使用密钥3加密她的消息，将字母向下移动3个字母。因此，A将是D，B将是E，等等。如果使用简单的密钥3进行加密，并使用密钥3进行解密，则他们的乱码加密消息很容易破解。有人可以通过尝试所有可能的组合来“强行使用”钥匙。换句话说，他们可以持续猜测，直到获得答案以解密邮件为止。

m0re

这是著名的凯撒密码，使用这种加密方式来传输重要消息，是不安全的。

这是前置知识，下面就开始学习怎么使用GPG。

怎么使用？

安装的话，Linux发行版默认安装的gpg，这个是在终端使用的。还可以安装GUI软件——kgpg

sudo apt-get install kgpg

笔者这里使用的Terminal命令行。

开始使用

1.生成密钥对

gpg --gen-key

m0re

在此过程中，会提示你设置一个密码。

2.公钥/私钥的导出和导入

公钥的导出：

gpg -o keyfilename --export mykeyID

如果没有mykeyID则是备份所有的公钥，-o表示输出到文件keyfilename中，如果加上-a的参数则输出文本格式( ASCII )的信息，否则输出的是二进制格式信息。

私钥的导出：

gpg -o keyfilename --export-secret-keys mykeyID

如果没有mykeyID则是备份所有的私钥，-o表示输出到文件keyfilename中，如果加上-a的参数则输出文本格式的信息，否则输出的是二进制格式信息。

密钥的导入：

gpg --import filename

PS：无论是私钥的导入还是导出，都需要输入密码。
使用gpg --list-keys命令查看是否成功导入了密钥。

m0re

3.加密文件

3.1非对称加密

gpg -a --output m0re.gpg -r m0re.lxj@qq.com -e m0re.txt

其中参数：
-a 表示输出文本文件格式。 --output 指定输出（即加密后）的文件名。 -r 指定信息的接收者（recipient）公钥的uid，可以是名字也可以是email地址。 -e 表示这次要执行的是加密（encrypt）操作。
执行完毕之后会在当前文件夹产生文件 m0re.gpg，这个就是被加密之后的文件。

m0re

3.2对称加密

gpg也可以进行对称加密
gpg有个-c参数，只进行对称加密。

gpg -o m0re.gpg -c m0re.png

此时不需要密钥，密码也可以自己随意设定。

4.解密文件

gpg -d m0re.gpg

输入密码。即可解密成功。

还有一中方法是利用工具——PGPTool，这个在下面解题会说到。

5.删除密钥

命令

 gpg --delete-secret-keys [emailaddress]

6.对文件进行数字签名

第一种签名方法
使用命令

gpg -a -b m0re.txt

自动生成一个文件名为m0re.txt.asc的加密后的文件
-a 表示输出文本文件格式。 -b 表示以生成独立的签名文件的方式进行签名。
一般发送者将信息文件和签名文件一同发给接收者。接收者利用签名文件来验证信息文件。
检验命令

gpg --verify m0re.txt.asc

出现下图所示的样子即可。

如果不是这样的，那么表示信息文件被人恶意改动。或者不是我本人发出。
第二种签名方法
如果不想生成一个独立的签名文件，则还可以用如下的命令进行签名：

gpg -a --clearsign m0re.txt

跟方法1不同的地方是用参数–clearsign 替代了参数 -b。参数 clearsign 表示将签名和原信息合并在一起，并生成一个新文件。
命令运行后同样会生成一个文件 m0re.txt.asc，内容如下

复制内容到一个人文本文件中hello.txt
再进行验证gpg --verify hello.txt
如图即是无误的信息。

7.常用参数

-s, --sign [文件名]           生成一份签字
--clearsign [文件名]      生成一份明文签字
-b, --detach-sign             生成一份分离的签字
-e, --encrypt                 加密数据
-c, --symmetric               仅使用对称加密
-d, --decrypt                 解密数据(默认)
--verify                  验证签字
--list-keys               列出密钥
--list-sigs               列出密钥和签字
--check-sigs              列出并检查密钥签字
--fingerprint             列出密钥和指纹
-K, --list-secret-keys        列出私钥
--gen-key                 生成一副新的密钥对
--delete-keys             从公钥钥匙环里删除密钥
--delete-secret-keys      从私钥钥匙环里删除密钥
--sign-key                为某把密钥添加签字
--lsign-key               为某把密钥添加本地签字
--edit-key                编辑某把密钥或为其添加签字
--gen-revoke              生成一份吊销证书
--export                  导出密钥
--send-keys               把密钥导出到某个公钥服务器上
--recv-keys               从公钥服务器上导入密钥
--search-keys             在公钥服务器上搜寻密钥
--refresh-keys            从公钥服务器更新所有的本地密钥
--import                  导入/合并密钥
--card-status             打印卡状态
--card-edit               更改卡上的数据
--change-pin              更改卡的 PIN
--update-trustdb          更新信任度数据库
--print-md 算法 [文件]    使用指定的散列算法打印报文散列值

选项：

-a, --armor                   输出经 ASCII 封装
-r, --recipient 某甲          为收件者“某甲”加密
-u, --local-user              使用这个用户标识来签字或解密
-z N                          设定压缩等级为 N (0 表示不压缩)
--textmode                使用标准的文本模式
-o, --output                  指定输出文件
-v, --verbose                 详细模式
-n, --dry-run                 不做任何改变
-i, --interactive             覆盖前先询问
--openpgp                 行为严格遵循 OpenPGP 定义
--pgp2                    生成与 PGP 2.x 兼容的报文

BSidesSF2019——bWF0cnlvc2hrYQ==

GPG的学习到此为一段落，下面把那一道CTF题目复现一下。这道题目的wp在网上也没有找到特别详细的。所以花的时间多了一点。
后来发现在BUUCTF上面有这道题目。
题目复现地址——BUUCTF
题目是base64编码，解出是matryoshka翻译则是俄罗斯套娃

m0re

下载得到的附件是eml文件，这里我没有去找查看eml的工具，所以跟大佬的wp，通过QQ邮箱发送邮件，并选择eml附件给自己。
然后预览附件

m0re

将附件下载下来，可以得到hack.gpg这个加密文件。还有一个私钥文件。

现在就差密码了。这个点卡了我好久，因为网上的资料显示直接得到密码，但是不理解为什么，后来就找到了GitHub中的一个师傅写的wp。
说是在QQ邮箱中不显示头像，头像是个二维码。可以在记事本中打开eml文件搜索face，找到头像的base64编码。然后进行转换图片，即可得到二维码

m0re

Face:iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAADAAAAAwAQMAAABtzGvEAAAABlBMVEX///8AAABVwtN+AAAACXBI WXMAAAsTAAALEwEAmpwYAAAAB3RJTUUH4wMBBAIZ8ky8pwAAAJRJREFUGFdlzbEJwzAQBdAzB04T khE0gzqrkVYRZIEMIHAgawiyyqWJS69g8AhqXIT8FPERI1evfAQ0GaAV4ZCFK4bS5HH+49OWNu4Q 7pKwArjf4DJARG0kUlAWY3PFcsUcoLjyMhSV5ShsJ8XhMHuuIAr3z0UBfP/MijD1FspQOiNmh6cT
 bUjNTRF2j/NUAfg4vle+pY6V5XCWRiUAAAAASUVORK5CYII=

进行base64转图片得到

m0re

扫描得到h4ck_the_plan3t
猜测就是密码了。
尝试进行解密，这里介绍一个工具。GPGTool
先导入密钥

m0re

然后选择Decrypt file，选择hack.gpg，输入密码，即可得到解密后的文件。

m0re

hack4.zip——>file.bin，
首先查看是什么文件，看到数据文件，先尝试了binwalk

lzip文件，所以我使用010editor打开看一下。

m0re

百度搜索lzip的内容，但是确实少之又少。直到我找到wp，删除前11个字节，lzip文件的开头应当是lzip。即4C5A4950开头。
解压该文件，注意使用lzip命令，kali默认不安装，所以需要手动安装

apt-get install lzip

m0re

发现是PDF文件，该文件后缀查看。

这个是WindowsXP的经典桌面壁纸。
原图——维基百科
仔细看白云的部分，会发现有明显的跟切割似的地方。从PDF里将图片提取出来，然后使用stegslove打开，在blue通道的2和3，看到非常类似二维码

然后是双图的考点，记得提前保存原图。
导入在维基百科下载的原图。

保存一下，然后扫描二维码得到

/Td6WFoAAATm1rRGAgAhARwAAAAQz1jM4ELCAORdABhgwwZfNTLh1bKR4pwkkcJw0DSEZd2BcWATAJkrMgnKT8nBgYQaCPtrzORiOeUVq7DDoe9feCLt9PG-MT9ZCLwmtpdfvW0n17pie8v0h7RS4dO/yb7JHn7sFqYYnDWZere/6BI3AiyraCtQ6qZmYZnHemfLVXmCXHan5fN6IiJL7uJdoJBZC3Rb1hiH1MdlFQ/1uOwaoglBdswAGo99HbOhsSFS5gGqo6WQ2dzK3E7NcYP2YIQxS9BGibr4Qulc6e5CaCHAZ4pAhfLVTYoN5R7l/cWvU3mLOSPUkELK6StPUBd0AABBU17Cf970JQABgALDhQEApzo4PbHEZ/sCAAAAAARZWg==

进行base64编码，即可看到开头明显的7z，所以猜测这是压缩包。

但是在转换过程，一直没有成功。base64解码后转数据实现不了，太菜了呀。就借用了写出来wp的师傅的文件。点击下载

按照自上而下的顺序来binary-octal-decimal-hex-ascii
得到base64编码为Nlc/TyVBN11SY0ZDL2EuP1lzcSFCallwdERmMCEz
进行解码得到：6W?O%A7]RcFC/a.?Ysq!BjYptDf0!3
在进行base85解码：CTF{delat_iz_muhi_slona}

m0re

总结

这次学到了知识有：
1.GPG非对称加密
2.lzip隐写
3.复习了双图隐写

参考文章

https://tuanlinh.gitbook.io/ctf/bsidessf-2019-ctf#forensic-bwf-0-cnlvc-2-hryq
https://reverseltf.wordpress.com/2019/08/01/bsidessf2018-matryoshkas-revenge-writeup/
https://en.wikipedia.org/wiki/Lzip
https://www.yuque.com/kshare/2019/c6b7ee54-5894-49b0-b810-304abd2eb47d

（完）