V&N2020 公开赛 easy_RSA

题目

from random import randint
from gmpy2 import *
from Crypto.Util.number import *

def getprime(bits):
    while 1:
        n = 1
        while n.bit_length() < bits:
            n *= next_prime(randint(1,1000))
        if isPrime(n - 1):
            return n - 1

m = bytes_to_long(b'flag{************************************}')

p = getprime(505)
q = getPrime(512)
r = getPrime(512)
assert m < q

n = p * q * r
e = 0x10001
d = invert(q ** 2, p ** 2)
c = pow(m, 2, r)
cipher = pow(c, e, n)

print(n)
print(d)
print(cipher)


'''

7941371739956577280160664419383740967516918938781306610817149744988379280561359039016508679365806108722198157199058807892703837558280678711420411242914059658055366348123106473335186505617418956630780649894945233345985279471106888635177256011468979083320605103256178446993230320443790240285158260236926519042413378204298514714890725325831769281505530787739922007367026883959544239568886349070557272869042275528961483412544495589811933856131557221673534170105409
7515987842794170949444517202158067021118454558360145030399453487603693522695746732547224100845570119375977629070702308991221388721952258969752305904378724402002545947182529859604584400048983091861594720299791743887521228492714135449584003054386457751933095902983841246048952155097668245322664318518861440
1618155233923718966393124032999431934705026408748451436388483012584983753140040289666712916510617403356206112730613485227084128314043665913357106301736817062412927135716281544348612150328867226515184078966397180771624148797528036548243343316501503364783092550480439749404301122277056732857399413805293899249313045684662146333448668209567898831091274930053147799756622844119463942087160062353526056879436998061803187343431081504474584816590199768034450005448200

'''

分析

1. 从题设代码中可以得到的信息有

[n=p*q*r ]

[d=invert(q^2,p^2) ]

[c=m^2 mod r ]

[cipher=c^e mod n ]

2. 同时，注释中已经给出(n)，(d)，(cipher)的值，所以基本的思路是先由(cipher)求出(c)，再由(c)求出(m)
3. 由(cipher)求出(c)首先要确定(e mod n)的逆元，所以需要先求出(phi(n))，那么需要先对n进行分解得到(p,q,r)(题设中知道p是最小的那个)
4. 题设中知道(p,q,r)都是素数，欧拉函数很简单了就是(phi(n)=(p-1)(q-1)(r-1))
5. 利用gmpy2.invert函数求(e)的逆元(dec)后，有

[c=cipher^{dec} mod n ]

6. 求(m^2=c mod r)的解(m)，这里是知识点

求$x^{n} = a mod p$的解的方法

from sympy.ntheory.residue_ntheory import nthroot_mod
x=nthroot_mod(a,n,p)

完整的解题代码如下

from Crypto.Util.number import *
from gmpy2 import *
from sympy.ntheory.residue_ntheory import nthroot_mod

n = 7941371739956577280160664419383740967516918938781306610817149744988379280561359039016508679365806108722198157199058807892703837558280678711420411242914059658055366348123106473335186505617418956630780649894945233345985279471106888635177256011468979083320605103256178446993230320443790240285158260236926519042413378204298514714890725325831769281505530787739922007367026883959544239568886349070557272869042275528961483412544495589811933856131557221673534170105409
d = 7515987842794170949444517202158067021118454558360145030399453487603693522695746732547224100845570119375977629070702308991221388721952258969752305904378724402002545947182529859604584400048983091861594720299791743887521228492714135449584003054386457751933095902983841246048952155097668245322664318518861440
cipher = 1618155233923718966393124032999431934705026408748451436388483012584983753140040289666712916510617403356206112730613485227084128314043665913357106301736817062412927135716281544348612150328867226515184078966397180771624148797528036548243343316501503364783092550480439749404301122277056732857399413805293899249313045684662146333448668209567898831091274930053147799756622844119463942087160062353526056879436998061803187343431081504474584816590199768034450005448200

p = 102634610559478918970860957918259981057327949366949344137104804864768237961662136189827166317524151288799657758536256924609797810164397005081733039415393
q = 7534810196420932552168708937019691994681052660068275906973480617604535381306041583841106383688654426129050931519275383386503174076258645141589911492908993
r = 10269028767754306217563721664976261924407940883784193817786660413744866184645984238866463711873380072803747092361041245422348883639933712733051005791543841
phn = (p-1)*(q-1)*(r-1)
e = 0x10001
dec = invert(e,phn)
print(dec)
# dec = 696507389127827123706661871654450815284301235334466795840166268431469309011195076922454367593796687564813693144028411855398655084684946537577925810218190635193690686941033400271584581743511646525701770230697389808139688889055897738680146145489141461623210306152017482372340288056132947782754463871096351562634396868323861335480091797855608845695507892749062713128285934572259972389743839646950269761373893877746254763641876362977045864056456449244814748352513

c = pow(cipher,dec,n)
print(c)
# c = 8081092455112516397361105816900490085355315574087538340788309885334106796325593823678787887569920404814986643819898763828872716522338864714182757065213683

# nthroot_mod(a,n,p) Find the solutions to x**n = a mod p
m = nthroot_mod(c,2,r)
print(m)
# m = 56006392793430016468251971646527328995718100207125432393433900875091739391190683811783574991236326013
print(long_to_bytes(m))

flag{fd462593-25e4-4631-a96a-0cd5c72b2d1b}