AES加密解密理论到源码-逆向强网拟态2024babyre和2024网鼎杯re2

1. 前言
AES，全称为高级加密标准（Advanced Encryption Standard），是一种广泛使用的对称加密算法。它由比利时密码学家Vincent Rijmen和Joan Daemen设计，并在2001年被美国国家标准与技术研究院（NIST）采纳为官方的加密标准，用以取代旧的DES（数据加密标准）。

AES的特点包括：
块加密：AES是一种块加密算法，意味着它将数据分成固定大小的块（AES的块大小为128位），然后对每个块进行加密。
多种密钥长度：AES支持三种不同的密钥长度，分别是128位、192位和256位，这提供了不同的安全级别。
多轮加密：AES加密过程由多轮变换组成，每轮包括四个步骤：SubBytes（字节替换）、ShiftRows（行移位）、MixColumns（列混淆）和AddRoundKey（轮密钥加）。对于不同长度的密钥，轮数也不同：128位密钥使用10轮，192位密钥使用12轮，256位密钥使用14轮。
速度快且安全：AES在大多数现代硬件上都能快速执行，同时提供了强大的安全性，使其成为商业和政府加密应用的理想选择。
广泛支持：AES被广泛支持和实现，在软件和硬件中都有集成，包括操作系统、网络协议、安全通信和许多其他应用。
模式操作：AES通常与其他算法结合使用，形成不同的工作模式，以适应不同的加密需求。常见的模式包括CBC（密码块链模式）、ECB（电子密码本模式）、CTR（计数器模式）等。
AES的加密和解密过程是可逆的，只要拥有正确的密钥，就可以从密文中恢复出明文。AES算法的安全性基于密钥的保密性，以及算法本身的复杂性，使得破解变得非常困难。
由于其安全性和效率，AES已成为全球范围内最常用的加密算法之一，被用于保护电子数据的安全，包括金融交易、通信、文件存储和许多其他需要保密的应用场景。

2. 理论

AES加密模式
密钥长度：AES128(16B),AES192(24B),AES256(32B)
加密模式 : ECB CBC CFB OFB CTR CCM GCM XTS
填充模式 : NONE PKC37 ZERO ANSI923 IOS7816_4 IOS10126
数据是以16B一组分组加密；填充明文，常考ECB CBC NONE；NONE 不允许明文长度不是16字节的倍数；PKC37 缺多少字节补多少个字节数量。

- 加密执行流程
输入明文，填充到16B倍数，以16字节分组，明文1，明文2，明文3，明文4 输入16B/24B/32B密钥，对密钥进行扩展生成轮密钥
什么是密钥扩展？就是把用户输入的16B,24B,32B字节密钥扩展到176，208，240字节的轮密钥。

加密器
AES128加密器（0-10轮）；AES192加密器（0-12轮）；AES256加密器（0-14轮）。代码实现关键看循环轮数
加密器具体实现，以128为例：
明文与轮密钥进行轮密钥加（0轮）；
字节代换，行位移，列混淆，轮密钥加（1-9轮）；
字节代换，行位移，轮密钥加（10轮）；
生成密文1，密文2，密文3，密文4，最终合并成最终密文

AES中，16B是按照44矩阵排列，且是以列从上往下，那么这里的偏移量就是4j（列），注意行位移中要用。行i+列j*4，即双重循环。如下矩阵
行0: a1[0] a1[4] a1[8] a1[12]
行1: a1[1] a1[5] a1[9] a1[13]
行2: a1[2] a1[6] a1[10] a1[14]
行3: a1[3] a1[7] a1[11] a1[15]

轮密钥加
输入数组（16B）和轮密钥的其中16个字节异或（从当前轮数*4的列向后取），得到输出16B继续参与加密

加密字节代换表

unsigned char Tables1[16][16] = {
/* 0     1     2     3     4     5     6     7     8     9     a     b     c     d     e     f */
/*0*/{ 0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5, 0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76 },
/*1*/{ 0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0, 0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0 },
/*2*/{ 0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc, 0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15 },
/*3*/{ 0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a, 0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75 },
/*4*/{ 0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0, 0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84 },
/*5*/{ 0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b, 0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf },
/*6*/{ 0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85, 0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8 },
/*7*/{ 0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5, 0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2 },
/*8*/{ 0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17, 0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73 },
/*9*/{ 0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88, 0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb },
/*a*/{ 0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c, 0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79 },
/*b*/{ 0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9, 0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08 },
/*c*/{ 0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6, 0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a },
/*d*/{ 0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e, 0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e },
/*e*/{ 0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94, 0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf },
/*f*/{ 0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68, 0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16 }
  };

行位移
第一行不变
第二行向左循环移动1B
第三行向左循环移动2B
第四行向左循环移动3B
这里可以联系上面的偏移量了 4*j（列）
列混淆
使用公式GF(2^8)对[列混淆左乘矩阵的行]与[当前字节的列]进行矩阵乘法
解密
其实和加密一样，不过解密的字节替换表和加密不同了，而且加密器的步骤要逆向过来，即相反，注意第0轮没有列混淆。
解密流程是从密文到明文，密钥不变，解密器中步骤相反，即轮密钥加，逆列混淆（第一次不执行），逆行位移，逆字节代换。

3. AES源码
https://github.com/kokke/tiny-AES-c

4.实操

1.2024强网拟态babyre
首先IDA打开是这样

为了方便分析，整理一下之后逻辑是这样

现在我们看具体的AES怎么实现和辨析

轮密钥加
4*4矩阵异或
行位移
行位移0行不变，1行向左循环移动1字节，2行左循环移动2字节，3行左循环移动3字节
列混淆
这个一般在步骤里面还是很好辨别出来的，遇到魔改的话另说了
密钥扩展
发现了轮常量
字节替换
这里面是加密的字节替换表

所以这个地方的AES每一步都分析出来了
鼠标标的这一行是字节替换

那么我们整理一下其实就是如图，所以在逆向识别过程中可以适当抓重点，争取抢血的时间。

后面的z3可以采取爆破求解就不在本文讨论范围了