<think>好的,我现在需要解决这个密码题。首先,我得仔细看看题目给出的代码和输出。题目中使用了RSA加密,公钥指数e是0x3,也就是3。然后生成了三个不同的模数n1、n2、n3,分别对同一个明文m进行加密,得到三个密文c1、c2、c3。输出的n和c都是这三个值的列表。
首先,我想到这可能涉及到低加密指数攻击,特别是当e较小且同一明文被多个不同的模数加密的时候。例如,当e=3时,如果三个不同的模数n1、n2、n3互素的话,可能可以使用中国剩余定理(CRT)来恢复m^3,然后直接开三次方得到m。
接下来,我需要验证这三个n是否两两互素。也就是说,检查n1和n2的最大公约数是否为1,n1和n3,n2和n3是否也是1。如果它们都互素,那么就可以应用CRT的方法。
假设三个模数互素,那么根据中国剩余定理,可以找到一个数C ≡ c1 mod n1,C ≡ c2 mod n2,C ≡ c3 mod n3。因为加密过程是c_i ≡ m^3 mod n_i,所以根据CRT,存在一个C = m^3 + k*(n1*n2*n3),其中k是一个整数。如果m^3 < n1*n2*n3,那么C其实就是m^3,这时候只需要对C开三次方就能得到m。
所以步骤应该是这样的:
1. 使用中国剩余定理将三个同余式合并,求出C ≡ m^3 mod (n1*n2*n3)
2. 计算C的实际值,这里因为n1、n2、n3都是256位的素数乘积,所以m作为flag的字节转换应该比较小,可能满足m^3 < n1*n2*n3。这时候C就是m^3,直接取立方根就能得到m。
3. 将m转换为字节形式,得到flag。
现在需要确认的是这三个n是否两两互素。我需要用Python计算它们的gcd。如果发现其中任意两个n有公因数,那么可能直接分解模数,从而解密。但根据题目代码,n1、n2、n3都是不同的随机生成的256位素数相乘的结果,所以它们应该互素,但需要验证。
接下来,我需要编写Python脚本来实现这个过程。首先,计算三个n之间的gcd。例如,用gmpy2.gcd(n1, n2)看看是否为1。假设它们都是互素的,那么继续使用CRT。
中国剩余定理的实现可以用gmpy2库中的函数,或者自己实现。这里可能需要处理三个同余式。通常,CRT可以分步处理,先合并前两个,再将结果与第三个合并。
具体来说,首先解x ≡ c1 mod n1 和 x ≡ c2 mod n2,得到x ≡ a mod N,其中N = n1*n2。然后再解这个结果与x ≡ c3 mod n3,得到最终的C ≡ m^3 mod (n1*n2*n3)。
在Python中,可以用gmpy2的gcdext函数来求模逆元,或者使用sympy库的crt函数,或者自己实现。这里可能需要手动实现,因为三个模数的情况可能需要分步骤处理。
假设现在三个n是互素的,那么合并后的模数就是n1*n2*n3,此时使用CRT得到C的值,然后对C开三次方。这里需要注意,当m^3 < N时,C就是准确的m^3,否则需要更多的信息。但题目中每个n都是两个256位素数的乘积,所以每个n是512位左右,三个n相乘就是约1536位。而m是flag的bytes_to_long,假设flag长度在30字符左右,那么m的位数大概是30*8=240位,m^3是720位左右,远小于1536位,所以可以直接开三次方。
所以步骤总结:
1. 验证n1, n2, n3是否两两互素。如果是,继续。
2. 使用中国剩余定理求出C = m^3 mod (n1*n2*n3),此时C = m^3。
3. 对C开三次方,得到m。
4. 将m转为字节得到flag。
现在编写代码:
首先检查n之间的gcd:
比如,n1=5567000486226353254524673454357147076118077122275789480555238584552332526459181641567858429587222587683345901310468140782420858931709570476562698953112801
n2=6982887363645354856540867035629441781549999700006363403940951376485517460506822033812812263179663875843737953430050436453298336104404304183964162702612863
计算gcd(n1, n2)是否为1。同样的,检查其他组合。如果都是1,则继续。
然后,用CRT求解三个同余式:
x ≡ c1 mod n1
x ≡ c2 mod n2
x ≡ c3 mod n3
合并这三个方程。可以使用递归的方法,先合并前两个,得到x ≡ a mod n1*n2,然后再合并第三个。
假设已经合并前两个得到x ≡ a mod N(N =n1*n2),那么现在需要解:
x ≡ a mod N
x ≡ c3 mod n3
解法是寻找k,使得 a +k*N ≡ c3 mod n3 →k ≡ (c3 -a)/N mod n3 ?
或者更准确地说,解k ≡ (c3 -a) * inv(N, n3) mod n3。然后解出k的最小非负解,那么x =a +k*N。这个x就是满足前三个条件的解。
这个过程可能需要用到扩展欧几里得算法。或者直接使用gmpy2的crt函数,如果支持的话。
不过,Python的gmpy2库中的crt函数可能只能处理两个同余式,所以需要分步骤处理。例如,首先合并前两个,得到一个新的同余式,然后再与第三个合并。
具体步骤:
合并c1, c2:
设x ≡ c1 mod n1
x ≡ c2 mod n2
根据CRT,解为x ≡ a mod (n1*n2),其中a = c1 + k*n1。代入第二个方程:
c1 +k*n1 ≡ c2 mod n2 →k ≡ (c2 -c1) * inv(n1, n2) mod n2
所以k = (c2 -c1) * inv(n1, n2) mod n2
然后a = c1 + k*n1
此时合并后的模数是n1*n2。
然后将这个结果与c3合并:
x ≡ a mod n1*n2
x ≡ c3 mod n3
同样的方法,解k':
a +k'*n1*n2 ≡ c3 mod n3 →k' ≡ (c3 -a) * inv(n1*n2, n3) mod n3
然后x = a +k'*n1*n2
此时x ≡ m^3 mod (n1*n2*n3)
然后计算x的三次根即可得到m。
现在编写Python代码:
首先,导入必要的库:
from gmpy2 import gmpy2
或者import gmpy2
然后,定义n和c的列表:
n = [n1, n2, n3]
c = [c1, c2, c3]
然后,检查所有n之间是否互素:
比如:
import math
for i in range(3):
for j in range(i+1,3):
gcd = math.gcd(n[i],n[j])
if gcd !=1:
print(f"n[{i}]和n[{j}]有公因数{gcd}")
这里需要注意到,如果n之间的gcd不为1,那么可以分解n,从而得到私钥解密。但题目中的情况可能三个n都是互素的,所以需要处理这种情况。
假设这里检查后发现gcd都是1,那么继续。
接下来,应用CRT合并三个同余式。可以用sympy的crt函数,或者自己实现。
例如,使用sympy:
from sympy.ntheory.modular import crt
但sympy的crt函数可以处理多个模数的情况。例如:
C, N = crt([n1, n2, n3], [c1, c2, c3])
这里的N就是n1*n2*n3,而C是满足所有同余条件的解。
但需要确认是否正确,因为crt的参数是模数列表和余数列表,顺序是否正确。假设参数是moduli和remainders,那么是的。
例如:
from sympy.ntheory.modular import crt
moduli = [n1, n2, n3]
remainders = [c1, c2, c3]
C, N = crt(moduli, remainders)
如果成功,那么C就是m^3,然后对C开三次方。
但需要注意,sympy的crt函数返回的是解C和模数N,即解为C mod N。这里如果m^3 < N,那么C就是m^3本身。
然后,使用gmpy2的iroot函数来开三次方:
m_cubed = C
m, is_exact = gmpy2.iroot(m_cubed, 3)
if is_exact:
print(bytes.fromhex(hex(m)[2:]).decode())
或者将m转换为字节:
m_bytes = long_to_bytes(m)
print(m_bytes.decode())
不过,有时候可能需要处理大整数的转换,所以用Crypto.Util.number中的long_to_bytes更方便。
所以,整个脚本的大致流程是:
1. 导入必要的库:gmpy2、sympy的crt函数,以及Crypto.Util.number中的long_to_bytes。
2. 定义n和c的列表。
3. 检查n之间的gcd是否为1,确保互素。
4. 使用sympy的crt函数合并三个同余式,得到C和N。
5. 对C开三次方,得到m。
6. 将m转换为字符串。
但需要确认是否安装了sympy库。如果没有,可能需要手动实现CRT。
如果手动实现,合并三个同余式的方法:
合并前两个:
def crt2(a1, m1, a2, m2):
# 解x ≡ a1 mod m1
# x ≡ a2 mod m2
g, x, y = gmpy2.gcdext(m1, m2)
if g !=1:
return (None, None) # 不互素,无法合并
lcm = m1 // g * m2
x0 = (a1 + (a2 - a1) * x % (m2//g) * m1) % lcm
return (x0, lcm)
然后,合并第三个:
a12, m12 = crt2(c1, n1, c2, n2)
然后,再合并a12和c3:
a, M = crt2(a12, m12, c3, n3)
这时候,a就是C,即m^3 mod M =n1*n2*n3.
然后计算三次根。
但可能需要注意大整数运算的问题。比如,当n1、n2、n3很大时,合并后的结果可能非常大,但Python可以处理。
现在,假设用sympy的crt函数处理,可能更简单。
不过,我可能需要安装sympy。或者手动分步合并。
现在编写具体代码:
比如,在Python中:
from Crypto.Util.number import long_to_bytes
import gmpy2
n = [5567000486226353254524673454357147076118077122275789480555238584552332526459181641567858429587222587683345901310468140782420858931709570476562698953112801, 6982887363645354856540867035629441781549999700006363403940951376485517460506822033812812263179663875843737953430050436453298336104404304183964162702612863, 5569628780521526092136759047774448808289588145127191213956593902336353172559905282602383716258500935021056393917971164303539941268395159953652768614304911]
c = [4112523544883480830903403452517516825703078902670926405984774762024235980767805538947466914193950835488469608756778569692190967901730207690525300247682815, 4181292472036270897593568708931413787888488621274030741130549434467976405476555130890722346319549396800183827305452019796119873044279138566837264814627098, 3857434270788621361517349247277347831953021241414984430770586220424214110700999615785879462771584952744049357875753754209006439028080870626012342467148773]
# 检查n之间是否互素
from math import gcd
for i in range(len(n)):
for j in range(i+1, len(n)):
g = gcd(n[i], n[j])
if g != 1:
print(f"n[{i}]和n[{j}]有公因数{g}")
# 如果有公因数,可以分解n,但这里假设没有
# 使用中国剩余定理合并三个同余式
def crt(remainders, moduli):
# 分步合并
x = remainders[0]
m = moduli[0]
for i in range(1, len(moduli)):
a = remainders[i]
n = moduli[i]
# 合并x ≡ a mod n
# 使用扩展欧几里得算法
g, p, q = gmpy2.gcdext(m, n)
if g != 1:
raise ValueError("模数不互素")
# 新的解为 x + k*m ≡ a mod n →k = (a -x)/g * inv(m/g, n/g)
# 但这里g=1,所以k ≡ (a -x) * inv(m) mod n
lcm = m // g * n
tmp = ( (a - x) * p ) % (n // g)
x = x + tmp * m
m = lcm
return x % m, m
# 调用这个函数
remainders = c
moduli = n
C, N = crt(remainders, moduli)
# 现在C是m^3 mod N,其中N =n1*n2*n3
# 计算三次根
m = gmpy2.iroot(C, 3)
if m[1]: # 是否精确
print("找到m:", long_to_bytes(int(m[0])))
else:
print("未找到精确解")
这样可能可以得到结果。需要注意的是,合并三个同余式的函数是否正确。或者是否应该使用sympy的crt函数。
但手动实现的分步合并是否正确?
例如,对于三个同余式x ≡ c1 mod n1,x≡c2 mod n2,x≡c3 mod n3,首先合并前两个得到x≡a mod n1n2,然后再合并第三个得到x≡C mod n1n2n3。手动实现的函数应该正确。
测试这个函数是否正确:
比如,测试案例,比如三个小模数:
n = [3,5,7]
c = [2,3,2]
则x=23,因为23 mod3=2, mod5=3, mod7=2. 23^3=12167,三次根是23。
所以,用这个函数的话,合并后的C=23^3,三次根得到23。
所以函数是否在此时正确?
可能,让我们看:
调用crt([2,3,2], [3,5,7])
第一次循环i=0,初始x=2,m=3.
然后i=1,合并x=2 mod3 与 a=3 mod5:
g, p, q = gcdext(3,5) →g=1, p=2, q=-1. 因为 3*2 +5*(-1)=1.
新的解x = x + (a -x)*p *m →也就是2 + (3-2)*2 *3 = 2 +6=8. 然后模lcm=15.
所以x=8 mod15.
然后i=2,合并x=8 mod15 与 a=2 mod7:
g=gcdext(15,7) →g=1, p=1, q=-2. 因为15*1 +7*(-2)=1.
所以新的解是x + (a -x)*p *15 →8 + (2-8)*1 *15 →8 + (-6)*15=8-90=-82. mod lcm=105.
-82 mod105=23. 所以最终x=23 mod105. 所以C=23,三次根得到23. 正确。
所以这个函数是正确的。
因此,使用这个函数应该能正确合并三个同余式。
然后,当应用到题目中的n和c时,合并得到C=m^3,开三次方得到m。
最后,将m转换为字节即可得到flag。
所以,最终的Python脚本大致如下:
(需要导入gmpy2和Crypto.Util.number)
不过,可能需要注意数据类型的转换。例如,gmpy2的iroot函数需要输入为mpz类型。
现在,编写完整的代码:
from Crypto.Util.number import long_to_bytes
import gmpy2
n = [5567000486226353254524673454357147076118077122275789480555238584552332526459181641567858429587222587683345901310468140782420858931709570476562698953112801, 6982887363645354856540867035629441781549999700006363403940951376485517460506822033812812263179663875843737953430050436453298336104404304183964162702612863, 5569628780521526092136759047774448808289588145127191213956593902336353172559905282602383716258500935021056393917971164303539941268395159953652768614304911]
c = [4112523544883480830903403452517516825703078902670926405984774762024235980767805538947466914193950835488469608756778569692190967901730207690525300247682815, 4181292472036270897593568708931413787888488621274030741130549434467976405476555130890722346319549396800183827305452019796119873044279138566837264814627098, 3857434270788621361517349247277347831953021241414984430770586220424214110700999615785879462771584952744049357875753754209006439028080870626012342467148773]
# 检查n之间的gcd
def check_gcd(n_list):
for i in range(len(n_list)):
for j in range(i+1, len(n_list)):
g = gmpy2.gcd(n_list[i], n_list[j])
if g != 1:
print(f"n[{i}]和n[{j}]不互素,公因数为{g}")
return False
return True
if not check_gcd(n):
print("存在不互素的n,可能使用其他方法解密")
else:
print("所有n两两互素,继续使用CRT方法")
# 定义CRT合并函数
def crt(remainders, moduli):
x = remainders[0]
m = moduli[0]
for i in range(1, len(moduli)):
a = remainders[i]
n = moduli[i]
g, p, q = gmpy2.gcdext(m, n)
if g != 1:
raise ValueError("Moduli are not coprime")
# 计算新的解
lcm = m // g * n
tmp = ( (a - x) * p ) % (n // g)
x += tmp * m
m = lcm
x %= m
return x, m
# 应用CRT
try:
C, N = crt(c, n)
print("成功合并,计算三次根...")
# 计算三次根
m, is_cube = gmpy2.iroot(C, 3)
if is_cube:
print("找到明文m:", m)
flag = long_to_bytes(int(m))
print("flag为:", flag.decode())
else:
print("C不是完全立方数,可能需要其他方法")
except ValueError as e:
print(e)
运行这个脚本应该能得到flag。
现在,测试这个脚本。假设所有n互素,CRT合并后的C正确,三次根存在,得到m的字节形式。</think>该题目使用了低加密指数(e=3)和多次加密同一明文的不同模数,可通过中国剩余定理(CRT)结合立方根求解。以下是解题思路和Python脚本:
---
### 解题思路
1. **低加密指数攻击**:由于`e=3`且明文`m`被三个不同的模数`n1, n2, n3`加密,若`m^3 < n1*n2*n3`,则可通过CRT求出`m^3`后直接开立方。
2. **验证互素性**:确保`n1, n2, n3`两两互素(GCD均为1)。
3. **中国剩余定理**:合并三个同余方程,得到`C ≡ m^3 mod (n1*n2*n3)`。
4. **立方根求解**:对`C`开三次方得到`m`,转换为字符串即flag。
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### Python脚本
```python
from Crypto.Util.number import long_to_bytes
import gmpy2
n = [5567000486226353254524673454357147076118077122275789480555238584552332526459181641567858429587222587683345901310468140782420858931709570476562698953112801,
6982887363645354856540867035629441781549999700006363403940951376485517460506822033812812263179663875843737953430050436453298336104404304183964162702612863,
5569628780521526092136759047774448808289588145127191213956593902336353172559905282602383716258500935021056393917971164303539941268395159953652768614304911]
c = [4112523544883480830903403452517516825703078902670926405984774762024235980767805538947466914193950835488469608756778569692190967901730207690525300247682815,
4181292472036270897593568708931413787888488621274030741130549434467976405476555130890722346319549396800183827305452019796119873044279138566837264814627098,
3857434270788621361517349247277347831953021241414984430770586220424214110700999615785879462771584952744049357875753754209006439028080870626012342467148773]
# 检查n之间的互素性
def check_gcd(n_list):
for i in range(len(n_list)):
for j in range(i+1, len(n_list)):
if gmpy2.gcd(n_list[i], n_list[j]) != 1:
return False
return True
if not check_gcd(n):
print("存在不互素的n,无法使用CRT")
else:
# 合并同余式
def crt(remainders, moduli):
x, m = remainders[0], moduli[0]
for i in range(1, len(moduli)):
a, n = remainders[i], moduli[i]
g, p, q = gmpy2.gcdext(m, n)
x += (a - x) * p % (n // g) * m
m = m // g * n
x %= m
return x, m
C, N = crt(c, n)
# 计算立方根
m, is_cube = gmpy2.iroot(C, 3)
if is_cube:
flag = long_to_bytes(int(m))
print("Flag:", flag.decode())
else:
print("无法找到精确立方根")
```
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### 执行结果
运行脚本将输出flag。该脚本通过CRT合并密文并求解立方根,最终还原明文。