xortool.py

Инструмент для xor-анализа:

подбор длины ключа (на основе количества совпадающих символов)
подбор ключа (на основе знания самого частого символа)

Примечание: xortool теперь работает только на Python 3. Старая версия для Python 2 доступна в ветке py2. Пакет pip обновлён.

Установка

$ pip3 install xortool

Для разработки или сборки этого репозитория требуется poetry.

poetry build
pip install dist/xortool*.whl

Использование

xortool
  A tool to do some xor analysis:
  - guess the key length (based on count of equal chars)
  - guess the key (base on knowledge of most frequent char)

Usage:
  xortool [-x] [-m MAX-LEN] [-f] [-t CHARSET] [FILE]
  xortool [-x] [-l LEN] [-c CHAR | -b | -o] [-f] [-t CHARSET] [-p PLAIN] [-r PERCENT] [FILE]
  xortool [-x] [-m MAX-LEN| -l LEN] [-c CHAR | -b | -o] [-f] [-t CHARSET] [-p PLAIN] [-r PERCENT] [FILE]
  xortool [-h | --help]
  xortool --version

Options:
  -x --hex                          input is hex-encoded str
  -l LEN, --key-length=LEN          length of the key
  -m MAX-LEN, --max-keylen=MAX-LEN  maximum key length to probe [default: 65]
  -c CHAR, --char=CHAR              most frequent char (one char or hex code)
  -b --brute-chars                  brute force all possible most frequent chars
  -o --brute-printable              same as -b but will only check printable chars
  -f --filter-output                filter outputs based on the charset
  -t CHARSET --text-charset=CHARSET target text character set [default: printable]
  -p PLAIN --known-plaintext=PLAIN  use known plaintext for decoding
  -r PERCENT, --threshold=PERCENT   threshold validity percentage [default: 95]
  -h --help                         show this help

Notes:
  Text character set:
    * Pre-defined sets: printable, base32, base64
    * Custom sets:
      - a: lowercase chars
      - A: uppercase chars
      - 1: digits
      - !: special chars
      - *: printable chars

Examples:
  xortool file.bin
  xortool -l 11 -c 20 file.bin
  xortool -x -c ' ' file.hex
  xortool -b -f -l 23 -t base64 message.enc
  xortool -b -p "xctf{" message.enc
  xortool -r 80 -p "flag{" -c ' ' message.enc

Пример 1

# xor is xortool/xortool-xor
tests $ xor -f /bin/ls -s "secret_key" > binary_xored

tests $ xortool binary_xored
The most probable key lengths:
   2:   5.0%
   5:   8.7%
   8:   4.9%
  10:   15.4%
  12:   4.8%
  15:   8.5%
  18:   4.8%
  20:   15.1%
  25:   8.4%
  30:   14.9%
Key-length can be 5*n
Most possible char is needed to guess the key!

# 00 is the most frequent byte in binaries
tests $ xortool binary_xored -l 10 -c 00
...
1 possible key(s) of length 10:
secret_key

# decrypted ciphertexts are placed in ./xortool_out/Number_<key repr>
# ( have no better idea )
tests $ md5sum xortool_out/0_secret_key /bin/ls
29942e290876703169e1b614d0b4340a  xortool_out/0_secret_key
29942e290876703169e1b614d0b4340a  /bin/ls

Самый распространённый способ использования — передать только зашифрованный файл и самый частый символ (обычно 00 для бинарных файлов и 20 для текстовых) — длина будет подобрана автоматически:

tests $ xortool tool_xored -c 20
The most probable key lengths:
   2:   5.6%
   5:   7.8%
   8:   6.0%
  10:   11.7%
  12:   5.6%
  15:   7.6%
  20:   19.8%
  25:   7.8%
  28:   5.7%
  30:   11.4%
Key-length can be 5*n
1 possible key(s) of length 20:
an0ther s3cret \xdd key

Здесь ключ длиннее, чем лимит по умолчанию (32):

tests $ xortool ls_xored -c 00 -m 64
The most probable key lengths:
   3:   3.3%
   6:   3.3%
   9:   3.3%
  11:   7.0%
  22:   6.9%
  24:   3.3%
  27:   3.2%
  33:   18.4%
  44:   6.8%
  55:   6.7%
Key-length can be 3*n
1 possible key(s) of length 33:
really long s3cr3t k3y... PADDING

Итак, если автоматическая расшифровка не удалась, можно откалибровать параметры:

(-m) максимальная длина, чтобы перебирать более длинные ключи
(-l) выбранная длина, чтобы увидеть интересные ключи
(-c) самый частый символ для получения правильного открытого текста

Пример 2

Мы имеем сообщение, закодированное в Base64 и затем обработанное XOR с неизвестным ключом.

# xortool message.enc
The most probable key lengths:
   2:   12.3%
   4:   13.8%
   6:   10.5%
   8:   11.5%
  10:   8.6%
  12:   9.4%
  14:   7.1%
  16:   7.8%
  23:   10.4%
  46:   8.7%
Key-length can be 4*n
Most possible char is needed to guess the key!

Теперь мы можем проверить длины ключей, фильтруя выходные данные так, чтобы оставались только открытые тексты, содержащие набор символов Base64. Перебрав несколько длин, мы находим нужную, которая даёт только 1 открытый текст с процентом допустимых символов выше порога по умолчанию 95%.

$ xortool message.enc -b -f -l 23 -t base64
256 possible key(s) of length 23:
\x01=\x121#"0\x17\x13\t\x7f ,&/\x12s\x114u\x170#
\x00<\x130"#1\x16\x12\x08~!-\'.\x13r\x105t\x161"
\x03?\x103! 2\x15\x11\x0b}".$-\x10q\x136w\x152!
\x02>\x112 !3\x14\x10\n|#/%,\x11p\x127v\x143
\x059\x165\'&4\x13\x17\r{$("+\x16w\x150q\x134\'
...
Found 1 plaintexts with 95.0%+ valid characters
See files filename-key.csv, filename-char_used-perc_valid.csv

Фильтруя выходные данные по набору символов Base64, мы сразу получаем единственное решение.

Информация

Автор: hellman

Лицензия: MIT License

xortool