成员：李泽坤、吴科明
用户界面总览：
我们首先展示用户界面和输入输出不合法的情况。 当输入的信息和密钥内容或者位数不合法时，会重新输入：
接下来，我们展示二进制的加解密操作：
输入明文：1010001110110000
输入密钥：0000011010101011
我们得到了下面的加密结果，密文为0011010100111110：
接下来，我们用刚才得到的密文和密钥进行解密：
密文：0011010100111110
密钥：0000011010101011
解密结果为:1010001110110000
这和我们最开始使用的明文是一致的，至此我们通过了第一关的测试
本次测试使用内容如下：
输入明文：1010001110110000
输入密钥：0000011010101011
我们程序的二进制明文加密测试：
我们程序的ASCII码明文加密测试：
交叉测试组的两个加密结果：
输入明文：1010001110110000
输入密钥：0000011010101011
该小组的结果如下:
可以看出，我们和其他小组的交叉测试结果是一样的， 交叉测试通过！
我们的作品进行了拓展，加密算法的数据输入可以是ASII编码字符串
对应地输出也可以是ACII字符串(很可能是乱码)。而且我们使用的是web开发，在网页显示中，还纯在部分乱码是不可见的，不可以复制的状态
下图是加密演示：
明文2：RNG
密钥2：0000011010101011
加密结果为: ['0110001011100111', '1110111000011110', '0011111000011001']
面是对应的解密演示：
解密成功，得到对应的明文，演示结束，第三关通过。
#####4.1 双重加密将S-AES算法通过双重加密进行扩展，分组长度仍然是16 bits，但密钥长度为32 bits
选择对应的双重加密选项：
按照位数提示要求，输入明文
明文：1001100101100101
密钥：10100011101100000000011010101011
加密结果，密文1011010000001010：
现在进行解密：
成功得到刚才的明文
4.1测试通过
#####4.2 中间相遇攻击假设你找到了使用相同密钥的明、密文对(一个或多个)，请尝试使用中间相遇攻击的方法找到正确的密钥Key(K1+K2)
选择对应的中间相遇攻击选项：
按要求输入我们已知的明文和密文对，假如说我们现在知道两对：
破解结果: 我们找到了两个密钥 密钥1：01101100101111000110000111101110 密钥2：01100001111011100110110010111100
刚才的两对是我提前设计好的，所以能破解。如果随机给出明密文对，也不总是能破解，如下图：
4.2测试通过
#####4.3 三重加密将S-AES算法通过三重加密进行扩展，我们按照按照32 bits密钥Key(K1+K2)的模式进行三重加密解密
选择对应的三重加密选项：
按要求输入我们已知的明文和密文对
明文：0000111100001111 2个密钥：0100101011110101;1101011100101000
加密结果：
加密结果为：1010000110001111
对应的解密：
成功得到刚才的原文
4.3测试通过 第四关测试通过
在第五关卡，我们基于S-AES算法，使用密码分组链(CBC)模式对较长的明文消息进行加密。 注意初始向量(16 bits) 的生成，并需要加解密双方共享。 在CBC模式下进行加密，并尝试对密文分组进行替换或修改， 然后进行解密，请对比篡改密文前后的解密结果。
选择对应的CBC选项：
按要求输入初始化向量，明文或者密文，密钥
我们支持同时进行多组明文的加密 明文：1010101011011010, 1010010110011101, 1010110111011010, 1010100110011101 初始化向量：1100110011001100 密钥：0100101011110101 加密结果： 0110100111001001 1110111001110101 0101100010011000 0100101010001001
对结果进行解密：
成功得到原来的密文，加解密成功
我们调转密文块的分组顺序，下面演示篡改密文后的解密结果：
可以看出，篡改后生成的明文与之前不一致，说明密文被篡改后无法得到正确的明文。
第五关测试通过， 测试通过
本系统采用c/s架构来实现S-AES加解密算法。它支持普通的加解密，ASCII码的加解密，以及多重加密，工作模式等功能。
Simplified Advanced Encryption Standard (S-AES) 是一种简化的 AES（Advanced Encryption Standard）加密算法。它以相对较小的块大小和密钥大小作为特点，用于教育和学习加密算法的基本概念。下面是 S-AES 算法的详细原理：
-
S-Box 和逆 S-Box：
S-AES 使用一个 16 个字节的 S-Box（Substitution Box），以及一个对应的逆 S-Box。S-Box 是一个用于替换字节的固定置换表，它将一个 4 位二进制数替换为另一个 4 位二进制数。逆 S-Box 则是 S-Box 的逆操作。
-
初始密钥扩展：
S-AES 使用一个 16 位的初始密钥，它将在加密和解密中使用。初始密钥通过密钥扩展算法扩展为多个轮次所需的子密钥。扩展密钥的过程包括以下几个步骤：
- 将 16 位初始密钥分为 8 位的左半部分和右半部分。
- 使用 S-Box 替换右半部分的每个字节。
- 将左半部分和右半部分进行循环左移一位。
- 对左半部分应用按位异或运算（XOR）。
以上步骤会重复多次，以生成多个子密钥，供加密和解密轮次使用。
-
加密过程：
S-AES 加密过程包括多轮的替代和置换操作。每一轮包括以下步骤：
- 初始轮密钥添加：将当前轮次的子密钥与明文进行按位异或（XOR）操作。
- S-Box 替代：将明文经过 S-Box 替代，将每个字节替换为 S-Box 中的对应字节。
- 行移位：通过固定的移位规则，对每一行进行字节移位操作。
- 列混淆：将每一列进行特定的混淆操作，涉及到有限域上的乘法。
- 轮密钥添加：将当前轮次的子密钥再次与处理后的明文进行按位异或（XOR）操作。
这些步骤将重复多轮，每一轮都使用不同的子密钥，最后一轮不包括列混淆操作。
-
解密过程：
S-AES 解密过程与加密过程相反，它包括多轮的逆操作，包括逆 S-Box 替代、逆行移位、逆列混淆和逆轮密钥添加。这些逆操作使用与加密过程相同的子密钥，但按相反的顺序应用，最终得到明文。
S-AES 的主要目的是教育和理解加密算法的基本原理，它在实际安全性上并不强大，因此不建议在真实的安全应用中使用。它提供了一种学习 AES 的简化方式，帮助理解 AES 加密的内部工作原理。
双重加密和三重加密是一种数据加密技术，它们通过多次应用相同或不同的加密算法来增强数据的保密性。在S-AES算法的上下文中，双重加密和三重加密扩展了原始的S-AES加密算法，使其适用于更长的密钥，并提供更高级别的数据保护。
在双重加密中，S-AES算法使用32位密钥（K1+K2）。这意味着明文首先使用K1进行加密，然后再使用K2进行加密，从而生成密文。在解密时，需要以相反的顺序解密，首先使用K2解密，然后再使用K1解密，以还原原始的明文。
原理如下：
-
加密过程：
- 明文 -> K1加密 -> 中间密文 -> K2加密 -> 最终密文
-
解密过程：
- 最终密文 -> K2解密 -> 中间密文 -> K1解密 -> 明文
这种双重加密提供了更高的安全性，因为需要两个不同的密钥来解密数据，而且两个加密算法可能是不同的。
在三重加密中，S-AES算法可以采用两种模式之一：
-
按照32位密钥Key(K1+K2)的模式进行三重加密解密：
这种模式使用32位密钥，首先使用K1加密，然后使用K2解密，最后再使用K1进行加密，从而生成密文。在解密时，需要以相反的顺序操作，即使用K1解密，然后使用K2加密，最后再使用K1解密以还原原始的明文。
原理如下：
-
加密过程：
- 明文 -> K1加密 -> 中间密文1 -> K2解密 -> 中间密文2 -> K1加密 -> 最终密文
-
解密过程：
- 最终密文 -> K1解密 -> 中间密文2 -> K2加密 -> 中间密文1 -> K1解密 -> 明文
-
-
使用48位密钥(K1+K2+K3)的模式进行三重加解密：
这种模式使用48位密钥，其中K1、K2和K3分别用于三个不同的加密/解密轮次。原理类似于32位密钥模式，但增加了一个额外的密钥。
原理如下：
-
加密过程：
- 明文 -> K1加密 -> 中间密文1 -> K2解密 -> 中间密文2 -> K3加密 -> 最终密文
-
解密过程：
- 最终密文 -> K3解密 -> 中间密文2 -> K2加密 -> 中间密文1 -> K1解密 -> 明文
-
这些双重和三重加密的原理可以提高数据的安全性，但也增加了计算复杂性。密钥的选择和管理也变得更加复杂，因为需要维护多个密钥。
中间相遇攻击（Meet-in-the-Middle Attack）是一种密码分析攻击，通常用于攻击加密算法，尤其是用于双向加密的算法，例如双密钥加密或多轮加密。攻击的目标是找到加密算法的密钥，通常是通过分析已知的明文和密文对来实现的。中间相遇攻击的原理如下：
- 收集明文-密文对：攻击者需要收集一组已知的明文-密文对，这些对由加密算法生成。这些明文-密文对是攻击的输入。
- 构建中间结果表：攻击者执行加密操作两次，一次从明文到密文（正向加密），一次从密文到明文（反向解密）。在正向加密和反向解密的过程中，攻击者记录每个步骤的中间结果，这包括某一轮的密钥和状态（state）。这些中间结果形成一个表格或数据结构。
- 比对中间结果：攻击者通过比对两个中间结果表，寻找相同的中间结果。如果在正向加密和反向解密中找到相同的中间结果，那么这些中间结果将在中间相遇攻击中起到关键作用。
- 寻找密钥：一旦攻击者找到具有相同中间结果的正向加密和反向解密步骤，他们可以确定密钥的部分值。因为这些中间结果是通过相同的密钥生成的，所以密钥的部分值将是相同的。攻击者继续将这些部分密钥组合，以还原完整的密钥。
- 解密数据：一旦攻击者还原了密钥，他们可以使用它来解密其他密文，或者加密其他明文，从而绕过加密保护。
需要注意的是，中间相遇攻击的成功取决于几个因素，包括已知的明文-密文对数量，中间结果的存储和比对效率，以及加密算法的复杂性。攻击者需要足够的已知明文-密文对来成功执行这种攻击，而且攻击不适用于所有类型的加密算法。因此，在设计和使用加密算法时，要采取措施来防止中间相遇攻击。
-
导入必要的库和类：
pythonCopy codefrom saes import SimplifiedAES # 导入SimplifiedAES类 import random -
创建
DoubleSimplifiedAES类：pythonCopy codeclass DoubleSimplifiedAES(object): # 类的初始化方法和其他方法 -
定义生成随机明文的函数
generate_random_plaintext：pythonCopy codedef generate_random_plaintext(): return random.randint(0, 0xFFFFFFFF) -
收集明文-密文对：
pythonCopy codeplaintexts = [generate_random_plaintext() for _ in range(1000)] # 生成1000个随机明文 double_aes = DoubleSimplifiedAES(0x12345678) # 创建DoubleSimplifiedAES实例，使用相同密钥 ciphertexts1 = [double_aes.encrypt(plaintext) for plaintext in plaintexts] # 第一次加密 ciphertexts2 = [double_aes.encrypt(plaintext) for plaintext in plaintexts] # 第二次加密 -
编写
find_key_from_intermediates函数来找到中间相遇的位置：pythonCopy codedef find_key_from_intermediates(intermediates1, intermediates2): for i in range(len(intermediates1)): for j in range(len(intermediates2)): if intermediates1[i] == intermediates2[j]: return i, j return None -
执行中间相遇攻击，查找相遇的位置：
pythonCopy code result = find_key_from_intermediates(ciphertexts1, ciphertexts2) # 查找中间相遇 -
如果找到中间相遇，进一步查找密钥：
pythonCopy codeif result: i, j = result key1 = double_aes.aes1.find_key(plaintexts[i], ciphertexts1[i]) # 查找第一个子密钥 key2 = double_aes.aes2.find_key(plaintexts[j], ciphertexts2[j]) # 查找第二个子密钥 full_key = (key1 << 16) | key2 # 组合得到完整密钥 print("找到密钥:", hex(full_key)) -
如果未找到中间相遇，输出未找到的信息：
pythonCopy codeelse: print("未找到中间相遇。")
这个代码示例使用随机生成的明文-密文对并尝试执行中间相遇攻击来还原密钥。如果成功找到中间相遇，将输出找到的密钥。如果未找到中间相遇，将输出未找到的信息。注意，成功执行中间相遇攻击需要足够的明文-密文对，并且密钥空间不宜过大，否则攻击的复杂性会增加。
密码分组链（Cipher Block Chaining，CBC）是一种对称加密模式，用于将较长的明文消息分成块并加密。在CBC模式中，每个明文块在加密之前都要与前一个密文块（或初始向量）进行异或运算，以增加数据的随机性和安全性。下面是使用S-AES算法和CBC模式进行加密和解密的原理：
CBC模式的加密原理：
-
明文分组：首先，将明文消息分成块，每个块的大小与S-AES的块大小相匹配（16 bits）。
-
初始向量：生成一个16位的初始向量（IV），初始向量需要由加密和解密双方共享。初始向量通常是随机生成的。
-
加密过程：对于每个明文块（除了第一个块），执行以下步骤：
- 将前一个密文块（或初始向量）与当前明文块进行异或运算。
- 对异或结果进行S-AES加密。
- 将加密后的结果作为当前密文块。
-
最终输出：所有加密后的密文块将组成最终的密文。
CBC模式的解密原理：
-
初始向量：接收方需要知道初始向量（IV），以便进行解密。
-
解密过程：对于每个密文块，执行以下步骤：
- 使用S-AES解密当前密文块。
- 将解密后的结果与前一个密文块进行异或运算。
- 异或结果即为明文块。
-
最终输出：所有解密后的明文块将组成最终的明文。
篡改密文后的解密结果对比：
在CBC模式中，如果密文块被篡改或修改，那么解密后的结果也会受到影响。如果攻击者篡改了一个密文块，那么解密时会导致明文块中对应的位置出现错误。这是因为解密是通过前一个密文块来计算当前明文块，任何一个密文块的修改都会传播到后续的明文块中，使其解密结果变得不可预测。
CBC模式的安全性部分依赖于初始向量的随机性，因此初始向量的生成和管理是非常重要的。此外，应该采用完整性验证机制，以检测篡改或修改，并在必要时重新加密或拒绝数据。
- Logo容器: 显示系统相关的logo。
- 标题: 显示系统的主标题。
- 选项列表: 用户可以选择二进制、ASCII或CBC、多重解密等等模式。
- 输入部分: 允许用户输入信息和密钥。
- 信息容器: 显示开发单位和开发者信息。
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- 提示: 提供清晰的界面和按钮提示用户进行输入。
- 交互: 选项列表允许用户选择操作类型。选择暴力破解后，系统将跳转到另一页面。
- 界面1的设计: 下面是本系统的初始界面的html文件。选择暴力破解后，系统将跳转到另一页面。
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<style>
body {
background-image: url("/static/lan_F.jpg");
background-size: cover;
color: white;
height: 50vh;
display: flex;
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.title {
font-size: 1em;
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.select-container {
margin: 20px 0; /* 上下边距为20px, 左右边距为0 */
font-size: 40px; /* 字体大小为16px */
display: flex; /* 使用flex布局以使label和select在同一行 */
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.select-container label {
margin-right: 10px; /* 在label和select之间增加10px的间距 */
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.select-container select {
padding: 5px 10px; /* 选择框内部的填充：上下5px，左右10px */
border: 1px solid #cccccc; /* 给选择框一个灰色的边框 */
border-radius: 4px; /* 边框圆角为4px */
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.profile-container img {
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/* New CSS for login form */
/* 应该是灰框*/
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display: flex;
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padding: 10px; /* reduce padding */
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/* 这个是输入字体控制 */
.login-container input {
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/* 这个是按钮控制 */
.login-container button {
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/* 这个是底部字体 */
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position: absolute;
bottom: 0;
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text-align: center;
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</style>
<script>
window.onload = function() {
document.getElementById('login-button').onclick = function() {
var username = document.getElementById('username-input').value;
var password = document.getElementById('password-input').value;
var option = document.getElementById('option-list').value; // 获取当前选择的选项
fetch('/login', {
method: 'POST',
headers: {
'Content-Type': 'application/json'
},
body: JSON.stringify({username: username, password: password, operation: "encryption", option: option})
}).then(response => response.json())
.then(data => alert(data.message));
}
// 添加事件监听器检测选择的变化
document.getElementById('option-list').addEventListener('change', function() {
if (this.value === "brute_force") {
window.location.href = "/brute_force_page"; // 假设新的HTML页面的路由为"/brute_force_page"
}
if (this.value === "to_3")
{
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}
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}
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{
window.location.href = "/page_attack"; // 假设新的HTML页面的路由为"/brute_force_page"
}
});
document.getElementById('login-button2').onclick = function() {
var username = document.getElementById('username-input').value;
var password = document.getElementById('password-input').value;
var option = document.getElementById('option-list').value; // 获取当前选择的选项
fetch('/login', {
method: 'POST',
headers: {
'Content-Type': 'application/json'
},
body: JSON.stringify({username: username, password: password, operation: "decryption", option: option})
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<div class="logo-container">
<img src="/static/logo1.png" alt="Logo 1">
<img src="/static/logo3.png" alt="Logo 3">
</div>
<div class="title">
S-AES加解密系统
</div>
<!-- 选项列表部分 -->
<div class="select-container">
<label for="option-list">选项：</label>
<select id="option-list">
<option value="binary">二进制</option>
<option value="asciil">ASCLL</option>
<option value="brute_force">二重加密</option>
<option value="to_3">三重加密</option>
<option value="to_cbc">CBC</option>
<option value="to_attack">中间相遇攻击</option>
</select>
</div>
<!-- 文本部分 -->
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<input id="username-input" type="text" placeholder="信息" required/>
<!-- <input id="password-input" type="password" placeholder="密钥" required/>-->
<input id="password-input" type="text" placeholder="密钥(16bits)" required/>
<button id="login-button">加密</button>
<button id="login-button2">解密</button>
</div>
<div class="info-container">
<p>所属单位：重庆大学大数据与软件学院 | 分工小组：RNG</p>
<p>开发人员：吴科明 李泽坤 | 联系方式：[email protected]</p>
</div>
</body>
</html>
- 打开S-DES加解密系统主页。
- 选择所需的操作类型：二进制、ASCII或多重加密、CBC模式等。
- 按照提示输入信息和对应的的密钥。如果输入不合法会报错。
- 点击“加密”或“解密”按钮以进行相应操作。
- 如果你选择了ASCII模式，那么你输入的信息应该是一个ASCII编码的字符串，而输出也将是一个ASCII编码的字符串。请注意，由于S-DES算法会对数据进行各种复杂的变换，所以加密后得到的字符串可能包含一些无法打印或无法显示的字符（即所谓的"乱码"）。但这并不影响解密过程。只要知道正确的密钥，就可以使用S-DES算法将这个"乱码"字符串解密回原始字符串。
若有任何疑问或建议，请联系开发团队：[email protected]
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