Brute-Force Attacke [KSR Wiki]

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===== Brute-Force Attacke =====

**Ziele:**

   * 'richtiges' Python installieren
   * Python-Module mit `pip` installieren können
   * Mit Brute-Force Passwörter hacken

In dieser Aufgabe geht es darum, **geheime Passwörter** mithilfe der Brute-Force Methode zu hacken, über welche man Zugriff auf **geheime Nachrichten** (Achtung: Flachwitz-Alarm!) erhält. Insgesamt gibt es mind. fünf solcher Passwörter / Nachrichten, die man hacken kann. Beachte, dass alle Passwörter ausschliesslich die **Grossbuchstaben** `'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'` verwenden. Es gibt also *keine* Kleinbuchstaben, Umlaute, Leerzeichen, Zahlen, Sonderzeichen, ...

Für diese Aufgabe gibt es **zwei Versionen**:

   1. **Online-Hack**: Hier wird eine Website gehackt, die auf einem Schulserver läuft.
   1. **Offline-Hack** Die (verschlüsselten) Daten, die gehackt werden sollen, werden auf den Computer heruntergeladen, es ist also kein Zugriff auf eine Website nötig.

**Wähle eine der beiden Optionen** (online oder offline) und löse die Aufgaben weiter unten. Für jede Option gibt es ein Template mit vordefiniertem Code, den man verwenden soll. Lasse dich von diesem Code nicht einschüchtern: Du musst diesen nur anwenden aber *nicht verstehen*.

==== Templates für Hack ====

=== Online (Website) ===

[[https://bottom.ch/ksr/hackme/]]

   * Benötigt Python-Modul **Selenium**: `pip install selenium`
   * Benötigt aktuelle Version von **Google Chrome**
   * Erklärung:
     * Jedes Mal, wenn man auf der Website ein Passwort eingibt und den Button drückt, wird im JavaScript-File die Funktion `check_pw(...)` ausgeführt, die überprüft, ob das eingegebene Passwort korrekt ist oder nicht. Die Funktion gibt zwei Werte zurück:
       * Code: $201$ falls korrekt, $401$ falls falsch
       * Message
     * Der Code unten verbindet sich mit der Website und ruft die Funktion `check_pw(...)` auf und erhält den Code und die Message zurück.


++++Code|

<code python>
### requires: `pip install selenium`
 
### DON'T CHANGE CODE FROM HERE ...
from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
import time
 
# url to website
url_website = "https://bottom.ch/ksr/hackme/"
 
# Open the webpage
options = webdriver.ChromeOptions()
#options.add_argument("--headless=new")  # enable to make Chrome a bit faster
driver = webdriver.Chrome(options=options)
driver.get(url_website)
 
# Find buttons
input_field = driver.find_element(By.ID,"textInput") # find the input box ...
code_field = driver.find_element(By.ID, "responseCode") # find the response code box ...
decrypted_field = driver.find_element(By.ID, "encryptedTextArea") # find the encrypted text box ...
button = driver.find_element(By.ID,"btnSend") # find the button ...
 
def try_with_clicking(pw):
    """Enters password and clicks the button, performs 10-20 clicks per second."""
    # 1) Enter text in the input field
    input_field.clear()
    input_field.send_keys(pw)
    # 2) Click the button
    button.click()
    # 3) Read response and output
    code = code_field.get_attribute("value")
    message = decrypted_field.get_attribute("value")
    return code, message

def try_with_js(pw):
    """Tests a password by executing the relevant JS function, performs around 500 attempts per second."""
    return driver.execute_script(f'return check_pw("{pw}")')

### ... UNTIL HERE
### WRITE YOUR CODE BETWEEN HERE ...

def hack_password():
    pw = "my secret password"
    code, message = try_with_clicking(pw)
    if int(code) < 400:
        return code, message, pw
    return code, "not found", pw

start = time.time()
code, message, pw = hack_password()
elapsed = time.time() - start
print(f"Code: {code}, Message: {message}, Password: {pw}, Elapsed: {elapsed:.1f}s")
 
### ... AND HERE. DON'T CHANGE LAST LINE:
driver.quit() # Close the browser
</code>

++++

=== Offline (verschlüsselte Daten) ===

   * Benötigt Python-Modul **PyCryptoDome**: `pip install pycryptodome`
   * Erklärung: Die Python-Funktion `check_pw(...)` überprüft ein Passwort und erhält einen Code und eine Message (gleich wie bei Online-Version oben) zurück.

++++Code|

<code python>
### requires: pip install pycryptodome

### DON'T CHANGE CODE FROM HERE ...
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad
import hashlib

encoding = 'utf-8' # 'latin-1'

data_encrypted = [
    {
        "pw_hashed" : "4ae81572f06e1b88fd5ced7a1a000945432e83e1551e6f721ee9c00b8cc33260",
        "message_encrypted" : b'\xa5\x8a\xb6i\xfb\xe4\x1c\xeeN [\xcb\xb8\xe9\x85-'
    },
    {
        "pw_hashed" : "ccc09a134cf88bae7be3f6d62cf24b9476a044c375a76d53b78eef18ea772f5f",
        "message_encrypted" : b'\x98I\x10\xb3\xbaW\x03V\x9e\x96;\xb0\xb2#\xc7\x04AA\xf4S\xf9H\x10\xf6\x9c\x8e\xd3jf\xfa\x17\xa1\xba\xb5\xae\xc5\n\xc0\xd4\xc8\x02,U\x10\xc2\xd62\xbe\xa6!l\x82\x82Hs\xde\xb7\x97\xf6\x0c\xa6\x85\xf2\xd0'
    },
    {
        "pw_hashed" : "516a8d1c497179956af1feddc603960155d26aad82fa8c184dd27a14fc59da82",
        "message_encrypted" : b'\x89\xd55H\xb3\xab\x0b\x99\x19oW\x00\xfd\xc9*\xdc`\xb2\xb0N\xf7+m\xce\x8c\xf7\xd7k\xc5\x01\xec\xbf+f\x94\xd0\xb1\x04\xcd\xd2$Z\xf6\xdf\xee\xca\xa5V\xf6b\xce\n\x1f\xbc\x1c\xe4\x00zi\xe8:\xcb\x000'
    },
    {
        "pw_hashed" : "1f40dc75353dade02cab2a64cc014d058bc16b3eec3b52b723dc1db5cfdc7875",
        "message_encrypted" : b'\x0c\xe0hb%\xe9E\xdb\x97\x10I\x17\xc2\xdbH4\x03\xf3M\xb20_\xa3\x13\xbd\x87\xd5\xe0\xc8\xcb\xab+\x89\r\x938@2\x0b.{t\x1a3\x85u\x14\xd3'
    },
    {
        "pw_hashed" : "cb059e3e1d77a76665eaaeb7d289f54936ecb301a5ede2a0ac887c204b7bd4e4",
        "message_encrypted" : b'\x0fr\xbd~\x0b C\xd1\xdc\x83y\x0e\xf5Im\xf3U\x94\x7f\xd6\x8e\xde\xb6\xf5\x97\xf6\x06\x16\xd8o\xc4Q<F\x05:)\xe6\xf0\x1b\xb3\xe2b\xe0\xcf\xb4\x84Z\x11\x8f>\x12[k%\xcf\xb2\x14\xea)Zi/e\x1buX?\xc4\x0e\xf9\\\xf9\xa5\xfb\x1e5\xecPi\xe8\x89Ty63`4\x89\x87\x08\x9b\xccj\xcd1y/\xc5\xdc#\x1fS\xa8\xe99\x07\x85\xda\xf5:\xd5'
    }
]

def normalize_key(key):
    if len(key) < 16:
        key = key + (16-len(key)) * "a"
    elif len(key) < 64:
        key = key + (16-len(key)) * "a"
    else:
        key = key[:64]
    return key

def encrypt(key: str, message: str):
    key = normalize_key(key).encode(encoding)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_ECB)  # Using ECB mode
    padded_message = pad(message.encode(encoding), AES.block_size)  # Pad message
    encrypted_message = cipher.encrypt(padded_message)  # Encrypt the data
    return encrypted_message

def decrypt(key: str, message: bytes):
    key = normalize_key(key).encode(encoding)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_ECB)  # Using ECB mode
    decrypted_message = cipher.decrypt(message)
    decrypted_unpadded_message = unpad(decrypted_message, AES.block_size)
    return decrypted_unpadded_message.decode(encoding)  # Decode bytes to string

def hashme(s):
    return hashlib.sha256(s.encode(encoding)).hexdigest()

def check_pw(pw):
    for data in data_encrypted:
        if hashme(pw) == data['pw_hashed']:
            return 201,decrypt(pw,data["message_encrypted"])
    return 401,None

### ... UNTIL HERE
##############################################
### WRITE YOUR CODE BELOW:

code, message = check_pw("WRONGPASSWORD")
print(code)
print(message)
</code>

++++

==== Hilfe benötigt? ====

   * [[gf_informatik:programmieren_ii|Dossier Programmieren aus 1M]]
   * Verwende KI als Tutor (z.B. ChatGPT, Bing-Chat, ...)

==== Aufgabe 0 ====

**Ziel:** richtiges Python & VSCode einrichten

   1. [[gf_informatik:python_vscode_setup|Richte Python & VSCode ein]]
   1. Entscheide dich für eine Hack-Variante ("Online" oder "Offline") ...
   1. ... und [[gf_informatik:python_vscode_setup#python_module_installieren|installiere das benötigte Modul]]  (siehe oben, welches Modul benötigt wird).
   1. Optional aber empfohlen: Finde heraus, wie man [[gf_informatik:python_vscode_setup#jupyter-notebooks_optional|Jupyter-Notebooks]] verwendent. Mit diesen kann man Code und Text miteinander kombinieren.



==== Aufgabe 1: Zufällige Zeichenkette ====

   1. Lade das passende Template oben herunter / kopiere es in ein Python oder Jupyter-Notebook File und führe es aus.
   1. Finde das erste Passwort durch *ausprobieren* heraus: **Passwort 1**: ein einziger Grossbuchstabe
   1. Schreibe nun den Code, der das zweite Passwort hackt: **Passwort 2**: drei zufällige Grossbuchstaben. Schreibe deinen eigenen Code, verwende keine Module wie itertools.

==== Aufgabe 2: Deutsches Wort ====

Das folgende Dokument enthält kapp $10000$ der am meisten verwendeten deutschen Wörtern: {{ :gf_informatik:web_sca:woerter_top10000de_upper.txt.zip |}} (muss zuerst *entzippt* werden!)

   1. Finde heraus, wie man in Python ein **Text-File einliest** und Zeile für Zeile durchgeht. Verwende dazu **KI als Tutor**.
   1. Hacke damit **Passwort 3:** Besteht aus einem Wort (nur Grossbuchstaben) aus der Liste oben.

==== Aufgabe 3 (optional) ====

Hacke die verbleibenden Passwörter:

   * **Passwort 4:** besteht aus mehr als drei zufälligen Grossbuchstaben.
   * Knacke Passwort 4 mithilfe einer **rekursiven Funktion**. Recherchiere selbst, was dies bedeutet.
   * **Passwort 5:** besteht auf zwei aneinandergereihten Wörtern aus der Liste von oben

Andere Aufgaben:

   * Mache eine **Laufzeitanalyse**: Mithilfe des `time` Moduls (`import time`, kein pip nötig) kann man bestimmen, wie lange die Ausführung eines Codes dauert. Wie lange dauert es im schlechtesten Fall, um ein Passwort mit $1,2,3,4,5,\ldots$ Zufallszeichen (Grossbuchstaben) zu bestimmen?
   * Versuche, einen (oder beide) der **Codes**, die für diese Aufgaben zur Verfügung gestellt werden, zu **verstehen**.