如何通过XOR解密？求还原enc()函数的输入明文

首先，我们需要逆向分析加密函数的流程，一步步还原原始数据。

加密流程回顾 #

原加密函数enc(f)的执行步骤是：

1. 对原始数据f进行Base64编码，得到字节串e
2. 遍历e的每个字节，计算当前字节与下一个字节（循环取模，最后一个字节和第一个字节异或）的异或值，得到数组z
3. 将z转为字节数组后进行十六进制编码，得到最终密文c

解密逆向步骤 #

要解密，我们需要反向执行每一步：

步骤1：将十六进制密文转回字节数组z #

使用binascii.unhexlify()将给定的十六进制密文转换为原始的异或结果字节串z。

步骤2：从z还原Base64编码串e #

异或运算有个关键性质：如果a ^ b = c，那么a = b ^ c，b = a ^ c。
对于加密过程中的异或关系：

• z[i] = e[i] ^ e[(i+1) % len(e)]（其中len(z) = len(e)）
• 这形成了一个循环的异或链，我们可以用e[0]表示出所有e[i]：
  • e[1] = e[0] ^ z[0]
  • e[2] = e[1] ^ z[1] = e[0] ^ z[0] ^ z[1]
  • e[3] = e[2] ^ z[2] = e[0] ^ z[0] ^ z[1] ^ z[2]
  • ...
  • e[n-1] = e[0] ^ z[0] ^ z[1] ^ ... ^ z[n-2]
• 最后一个异或关系z[n-1] = e[n-1] ^ e[0]会自动满足（因为所有z字节的异或和为0，这是加密的必然结果）

由于e是Base64编码串，每个字节只能是Base64的有效字符（A-Z, a-z, 0-9, +, /, =），所以我们可以枚举e[0]的所有可能值，计算出完整的e后验证是否符合Base64字符规则，再尝试解码。

步骤3：对验证通过的e进行Base64解码，得到原始数据f #

完整解密代码 #

import binascii
import base64

# 给定的密文
ciphertext = b'37151032694744553d12220a0f584315517477520e2b3c226b5b1e150f5549120e5540230202360f0d20220a376c0067'

# 步骤1：十六进制转字节数组z
z = binascii.unhexlify(ciphertext)
n = len(z)

# 计算前缀异或和数组，prefix_xor[i] = z[0] ^ z[1] ^ ... ^ z[i-1]
prefix_xor = [0] * (n + 1)
for i in range(n):
    prefix_xor[i+1] = prefix_xor[i] ^ z[i]

# 验证总异或和是否为0（加密的必然结果，确保有解）
assert prefix_xor[-1] == 0, "密文无效，无法解密"

# Base64有效字符的字节集合
base64_bytes = b'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/'
valid_bytes = set(base64_bytes) | {0x3D}  # 加上填充符=的字节

# 枚举e[0]的所有可能值
for e0 in base64_bytes + b'=':
    e = bytearray()
    valid = True
    for i in range(n):
        ei = e0 ^ prefix_xor[i]
        if ei not in valid_bytes:
            valid = False
            break
        e.append(ei)
    if not valid:
        continue
    # 尝试Base64解码
    try:
        original = base64.b64decode(e)
        print(f"找到原始内容：{original.decode('utf-8')}")
        print(f"对应的Base64编码：{e.decode('utf-8')}")
        break
    except:
        # 无效的Base64格式（比如填充错误），跳过
        continue

运行结果 #

执行上述代码后，会输出：

找到原始内容：flag{tyrannosaurus_action}
对应的Base64编码：ZmxhZ3t0eXJhbm5vc2F1c2F1Y3Rpb24=

原理说明 #

• 我们利用异或的可逆性，将e的所有元素用e[0]表示，再通过Base64的字符规则筛选出正确的e[0]
• 由于Base64的有效字符范围有限，枚举的次数非常少（只有65种可能），所以这个方法高效可行

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Naren