1 实验环境

操作系统版本：Windows 11 家庭中文版23H2
Microsoft Edge版本：122.0.2365.92（正式版本）（64位）

2 实验内容

2.1 运行RSA加密程序，并进行改进

RSA加密是一种非对称加密算法，它使用了一对密钥：公钥和私钥。RSA加密的安全性基于一个数学难题，即大素数分解。这个算法是由Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman在1977年提出的，他们姓氏的首字母组成了这个算法的名字。

RSA加密的安全性基于大数分解问题的难度，即在已知n的情况下，将其分解为p和q的乘积。目前，除非使用非常大的素数并且密钥长度足够长，否则RSA加密是相对安全的。RSA算法在信息安全领域广泛应用于数据加密、数字签名和密钥协商等方面。

代码2.1是Python语言的RSA加密程序。

代码清单2.1 RSA加密程序Python实现

import rsa  
import base64  
  
# RSA加密  
def rsaEncryption(public_key, cleartext):  
    result = rsa.encrypt(cleartext.encode(), public_key)  
  
    return base64.encodebytes(result)  
  
  
# RSA解密  
def rsaDecryption(private_key, ciphertext):  
    result = rsa.decrypt(base64.decodebytes(ciphertext), private_key)  
    return result.decode()  
  
  
if __name__ == '__main__':  
    # 生成公钥与私钥  
    public_key, private_key = rsa.newkeys(512)  
  
    # 输出公钥、私钥  
    print(public_key.save_pkcs1())  
    print(private_key.save_pkcs1())  
  
    cleartext = input("请输入明文:")  
  
    # 使用公钥对明文进行加密  
    ciphertext = rsaEncryption(public_key, cleartext)  
    print("密文：", ciphertext)  
  
    # 使用私钥对密文进行解密  
    decipher = rsaDecryption(private_key, ciphertext)  
    print("明文：", decipher)

首先，它导入了rsa和base64两个模块。然后，定义了两个函数rsaEncryption和rsaDecryption，分别用于RSA加密和解密操作。在main函数部分，程序生成了一对512位的RSA公钥和私钥，并将它们输出为PKCS#1格式。

接下来要求用户输入明文，并使用公钥对明文进行加密操作，加密了5次并打印出每次的密文。最后，程序使用私钥对最后一次加密的密文进行解密，并输出解密得到的明文。运行结果如图2.1所示。

当对上述RSA加密算法继续改进时，其中一个改进的思路是增加密钥的长度，即由512位变成1024位。使用1024比512更长的密钥长度可以提供更高的安全性。密钥长度越长，RSA算法的安全性就越高，因为更长的密钥长度增加了破解密钥的难度。`

2.2 SM2国密算法

SM2是一种由中国国家密码管理局发布的椭圆曲线密码算法，属于非对称加密算法。它基于椭圆曲线离散对数难题（ECDLP），提供了数字签名、密钥交换、公钥加密等功能。与RSA相比，SM2具有更高的安全性和更好的性能。

SM2算法的基本流程包括密钥生成、加密、解密、签名和验证等步骤，通常使用特定的参数集和椭圆曲线方程。由于SM2算法是非对称加密算法，因此在使用过程中需要配对的公钥和私钥，公钥用于加密和验证，私钥用于解密和签名。

代码2.2是Python语言的SM2加密程序。

代码清单2.2 SM2加密程序Python实现

from gmssl import sm2, func  

  
if __name__ == '__main__':  
    print('--------------SM2加密--------------')  
    # 16进制的公钥和私钥  
private_key = '00B9AB0B828FF68872F21A837FC3036684
28DEA11DCD1B24429D0C99E24EED83D5'  
public_key = 'B9C9A6E04E9C91F7BA880429273747
D7EF5DDEB0BB2FF6317EB00BEF331A83081A6994B8993F3F5D
6EADDDB81872266C87C018FB4162F5AF347B483E24620207'  
    sm2_crypt = sm2.CryptSM2(public_key=public_key, private_key=private_key)  
  
    # 数据和加密后数据为bytes类型  
    data = b"xxxxx  xxxxx"  
    enc_data = sm2_crypt.encrypt(data)  
    print('加密后的数据：', enc_data)  
    dec_data = sm2_crypt.decrypt(enc_data)  
    print('解密后的数据：', dec_data)  
  
    # 数字签名和验证  
    data = b"111"  # bytes类型  
    random_hex_str = func.random_hex(sm2_crypt.para_len)  
    sign = sm2_crypt.sign(data, random_hex_str)  # 16进制  
    assert sm2_crypt.verify(sign, data)  # 16进制

SM2加密算法程序运行结果如图2.2所示。

图2.2 SM2加密算法执行结果

2.3 PostBook中越权删除帖子

在PostBook中新建两个用户，注册两个用户，分别为userone和usertwo，之后在userone账户下创建两个帖子。如图2.3所示。

图2.3 用户一创建两个帖子

之后登录usertwo进行查看，如图2.4所示，可以看到在用户二中虽然能看到相关帖子，但是已经没有了“编辑”和“删除”权限。

图2.4 用户二查看两个帖子

如图2.5，点开其中的一个帖子，并查看此时的url，可以看到在最后有一个“id=4”，我们知道id一般是用来标志一个唯一的资源，所以可以猜测，帖子“userone’s post1”的id是4。

图2.5 查看帖子1的url

之后，在用户二下创建一个帖子“usertow’s post”，如图2.6所示。

图2.6 用户二创建帖子

如图2.7所示，可以看到刚刚创建的帖子的id字段值为7，之后将“删除”按钮的链接复制出来，即https://xxx.ctf.hacker101.com/index.php?page=delete.php&id= 8f14e45fceea167a5a36dedd4bea2543，可以看到在这里id并不是明文7，而是一串毫无规律的数字，所以推测应当是密文，这样我们就得到了一对明密文对。

图2.7 帖子“usertow’s post”的id

之后对上述明密文对所采用的加密方式进行猜测，在图2.8的MD5加密网站中输入明文“7”，对其进行加密得到的32位密文为“8f14e45fceea167a5a36dedd4bea2543”，可以发现就是当我们执行删除操作时对应的id的值，所以使用的加密方式是MD5。

图2.8 MD5在线加密网站

在图2.4中，我们已经得到了用户一的一个帖子对应的明文id为4，使用MD5加密方式对4进行加密，得到密文“a87ff679a2f3e71d9181a67b7542122c”，现在把上面的删除链接中的id的值换成这个明文，并在浏览器中访问这个链接，结果如图2.9所示。

图2.9 进行越权删除帖子

系统返回了一个提示信息，标志删除成功，并且可以看到此时用户一的帖子1已经没有了，所以说越权删除成功。

2.4 替换MD5算法

MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种哈希函数，用于产生128位（16字节）的散列值，通常用于对消息进行摘要或验证。然而，由于其设计上的一些弱点，MD5已经不再被推荐用于安全目的，正如内容2.3所示，MD5容易受到碰撞攻击和预图攻击的影响，从而导致安全性受到威胁。

因此想要提高系统的安全性，需要使用更安全的加密算法，例如使用SHA-256（Secure Hash Algorithm 256），SHA-256是SHA-2家族中的一种，产生256位（32字节）的哈希值。与MD5相比，SHA-256更安全，具有更高的抗碰撞性和预图攻击抵抗力。

3 实验总结

在实验1中，我运行了RSA加密程序，并对其进行了改进以提升其安全性。RSA算法的优点是其安全性较高，基于大数因子分解的数学难题，使得其在当前情况下仍被广泛应用于加密通信中。但同时，RSA算法的缺点是其加解密速度较慢，在处理大量数据时性能表现不佳。

其次，在实验2中，我了解了国密算法（SM2）并将其应用于替换RSA加密。相比于RSA算法，SM2算法在性能上有一定的优势，尤其是在移动设备等资源受限的环境下表现更好。此外，SM2算法也具有较高的安全性，可以满足中国政府相关安全标准的要求。

在实验3中，我意识到了加密算法选择的重要性。由于使用了不安全的加密算法，可以对系统中的帖子进行越权删除，这暴露了系统安全性的严重问题。因此，在实践中，我们需要认真选择合适的加密算法，并严格控制系统的安全性，以防止类似漏洞的发生。

通过这些实验，我不仅学到了加密算法的原理和应用，还提高了对系统安全性的认识，为今后的安全工作打下了坚实的基础。