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ZIP常见隐写与攻击手法

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ZIP常见隐写与攻击手法

分析流程

拿到一个压缩包，按以下顺序排查，每一步都有明确的判断依据：

  1. 识别格式与加密状态：zipinfo -v / 7z l -slt 看每个条目的 Method（ZipCrypto / AES / Store / Deflate）——加密算法直接决定后面能走哪条路
  2. 伪加密检查：ZIP 标志位把戏，先排除（ZipCenOp 或手动改标志位），见下文
  3. 元数据与隐藏数据排查：注释、extra field、EOCD 后追加数据、中心目录与本地头不一致——取证视角下这些往往比内容更重要
  4. 已知明文攻击：ZipCrypto + 能拿到 ≥12 字节明文（8 连续）→ bkcrack，比爆破快几个数量级
  5. 爆破：AES / RAR5 / 7z 或拿不到明文时，*2john + hashcat
  6. 小文件反推：条目只有几字节时，CRC32 可直接爆破出内容，不用管密码

ZIP 伪加密

原理

1.压缩源文件数据区：

50 4B 03 04：这是头文件标记  （0x04034b50）
14 00：解压文件所需 pkware 版本
00 00：全局方式位标记（判断有无加密）
08 00：压缩方式
5A 7E：最后修改文件时间
F7 46：最后修改文件日期

2.压缩源文件目录区：

50 4B 01 02：目录中文件文件头标记  （0x02014b50）
1F 00：压缩使用的 pkware 版本
14 00：解压文件所需 pkware 版本
00 00：全局方式位标记（判断是否为伪加密）
08 00：压缩方式
5A 7E：最后修改文件时间
F7 46：最后修改文件日期

3.压缩源文件目录结束标志：

50 4B 05 06：目录结束标记
00 00：当前磁盘编号
00 00：目录区开始磁盘编号
01 00：本磁盘上纪录总数
01 00：目录区中纪录总数
59 00 00 00：目录区尺寸大小
3E 00 00 00：目录区对第一张磁盘的偏移量
00 00：ZIP 文件注释长度

判断是否加密

注意：

全局方式位标记的四个数字中只有第二个数字对其有影响，其它的不管为何值，都不影响它的加密属性，即： 第二个数字为奇数时 –>加密 第二个数字为偶数时 –>未加密

1.无加密： 压缩源文件数据区的全局方式位标记应当为00 00 （50 4B 03 04 14 00 后） 且压缩源文件目录区的全局方式位标记应当为00 00 （50 4B 01 02 14 00 后）

2.伪加密： 压缩源文件数据区的全局方式位标记应当为 00 00 （50 4B 03 04 14 00 后） 且压缩源文件目录区的全局方式位标记应当为 09 00 （50 4B 01 02 14 00 后）

3.真加密： 压缩源文件数据区的全局方式位标记应当为09 00 （50 4B 03 04 14 00 后）

且压缩源文件目录区的全局方式位标记应当为09 00 （50 4B 01 02 14 00 后）

4.修改方法： 确定是伪加密后就需要将其修改为无加密，方法很简单，就是将压缩源文件目录区的全局方式位标记从09 00改为00 00。

5.其他途径： （1）用binwalk-e 无视伪加密 （2）在macOS和kali系统中，可以直接打开伪加密zip文件 （3）检测伪加密的工具ZipCenOp.jar （4）有时用WinRAR的修复功能

ZIP 已知明文攻击

你加密的压缩包比你想象中的还不安全！

哪怕对于信息安全人员来说，很多时候给压缩包加上一个密码就以为的是万事大吉了。但事实是，很多情况下，你的加密压缩包，远远没有你想象的安全。

以往进行ZIP已知明文攻击，通常需要一个完整的明文文件。 而本文讨论的攻击方式只需要知道加密压缩包内容的12个字节，即可进行攻击破解降低了已知明文的攻击难度。同时，结合各类已知的文件格式，更扩宽了ZIP已知明文攻击的攻击面。

已知明文攻击的一般利用

以往出现在网络安全竞赛中的已知明文攻击考点，或者大部分网上的文章，都需要知道加密zip文件中的一个完整明文文件并且要求明文以相同的标准被压缩，这才有可能会攻击成功。

其实传统的已知明文攻击要成功需要三个条件，在此我将条件列出来：

完整的明文文件

明文文件需要被相同的压缩算法标准压缩（也可理解为被相同压缩工具压缩）

明文对应文件的加密算法需要是 ZipCrypto Store

第三点是我们实际应用中常常会被忽略的。因竞赛中遇到的题目，都是提前设置好的。

· AES256-Deflate/AES256-Store加密的文件不适用于明文攻击。

ZIP的加密算法大致分为两种ZipCrypto和AES-256,各自又分Deflate和Store。

ZipCrypto Deflate

ZipCrypto Store

AES-256 Deflate

AES-256 Store

ZipCrypto算是传统的zip加密方式。只有使用ZipCrypto Deflate /Store才可以使用 ZIP已知明文攻击进行破解。

传统的ZIP已知明文攻击利用，windows下可以使用AZPR，linux下可以使用pkcrack。

已知明文攻击的深入利用

本文要探讨的攻击方法并不需要知道压缩文件中完整的明文，只需在已知加密压缩包中的少部分明文字节时即可进行攻击破解。而各类文件都有其自身固定的文件格式，结合这类格式，极大扩展了ZIP明文攻击的攻击面。
具体要求如下：

至少已知明文的12个字节及偏移，其中至少8字节需要连续。

明文对应的文件加密方式为ZipCrypto Store

该方法对于ZIP加密的算法有要求，明文对应的文件加密方式需要为ZipCrypto Store。经测试，Winrar（v5.80）、7zip（v19.00）默认状态下加密使用的就是AES256算法，直接排除。360压缩（v4.0.0.1220）、好压（v6.2）使用的是ZipCrypto，不固定使用Store或Deflate（如果要固定使用ZipCrypto Store算法加密，可以在压缩的时候指定压缩方式为“存储”)。

以下破解用到的压缩包，都是经360压缩或者好压加密打包的。

使用到的工具

bkcrack：https://github.com/kimci86/bkcrack

bkcrack安装：
apt install cmake -y
cmake .
make     //在src下生成bkcrack文件
cp bkcrack /usr/sbin/bkcrack    //作为系统命令使用

bkcrack常用参数：

-c 提取的密文部分
-p 提取的明文部分
-x 压缩包内目标文件的偏移地址  部分已知明文值
-C 加密压缩包
-o offset  -p参数指定的明文在压缩包内目标文件的偏移量

在此我们不是“造轮子”，而是“使用轮子”，偏向于实操，利用已有的手段工具去解决现有的问题。话不多说，上实操案例。

实操案例

案例中演示的压缩包等，都可在文末附件中下载。

加密文本破解

文本类文件被加密成zip时，有很大的概率以ZipCrypto Store方式加密存储。
创建加密zip：
生成uuid，将字符串 “flag{16e371fa-0555-47fc-b343-74f6754f6c01}” 保存为flag.txt。然后用360压缩将文件添加为加密ZIP: flag_360.zip


攻击破解：
采用8+4的方式提取部分已知明文来进行攻击测试，
flag{16e371fa-0555-47fc-b343-74f6754f6c01}

我们利用以下这部分明文，来进行攻击破解：
*lag{16e3********************74f6********

  1. 准备已知明文
echo -n "lag{16e3" > plain1.txt   //连续的8明文  
echo -n "74f6" | xxd             //额外明文的十六进制格式，37346636
  1. 攻击
bkcrack -C flag_360.zip -c flag.txt -p plain1.txt -o 1 -x 29 37346636
  1. 由于时间较长，为防止终端终端导致破解中断，可以加点小技巧
bkcrack -C flag_360.zip -c flag.txt -p plain1.txt -o 1 -x 29 37346636 > 1.log& //后台运行，结果存入1.log

//加上time参数方便计算爆破时间  
time bkcrack -C flag_360.zip -c flag.txt -p plain1.txt -o 1 -x 29 37346636 > 1.log&

//查看爆破进度  
tail -f 1.log

注：· -p 指定的明文不需要转换，-x指定的明文需要转成十六进制
· 提到的偏移都是指 “已知明文在加密前文件中的偏移”。

历时近16分钟，成功得到秘钥，这不是压缩包的加密密码，而是ZIP内部的三段秘钥。

b21e5df4 ab9a9430 8c336475

使用该秘钥进行解密：
bkcrack -C flag_360.zip -c flag.txt  -k b21e5df4 ab9a9430 8c336475 -d flag.txt

利用 PNG 图片文件头破解

PNG文件头：


89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A 00 00 00 0D 49 48 44 52

满足，12个字节的要求。拿一张图片和一个flag.txt一起打包成加密ZIP压缩包：png4.zip

攻击破解：

  1. 准备已知明文
echo 89504E470D0A1A0A0000000D49484452 | xxd -r -ps > png_header
  1. 攻击
time bkcrack -C png4.zip -c 2.png -p png_header -o 0 >1.log&  
tail -f 1.log

耗时近7分钟破解出秘钥：e0be8d5d 70bb3140 7e983fff


利用秘钥解密文件：
bkcrack -C png4.zip -c flag.txt -k e0be8d5d 70bb3140 7e983fff -d flag.txt

利用压缩包格式破解

将一个名为flag.txt的文件打包成ZIP压缩包后，你会发现文件名称会出现在压缩包文件头中，且偏移固定为30。且默认情况下，flag.zip也会作为该压缩包的名称。

所以，当一个加密压缩包中存在另一个ZIP压缩包时，且能够知道或猜测该压缩包内的文件名称时，可以尝试进行已知明文攻击。

将flag.zip与其他文件（选用一张图片）一起用好压打包成加密ZIP压缩包：test5.zip

已知的明文片段有：

  • “flag.txt”  8个字节，偏移30
  • ZIP本身文件头：50 4B 03 04     ，4字节

8+4，满足了破解的最低要求

攻击:

echo -n "flag.txt" > plain1.txt     //-n参数避免换行，不然文件中会出现换行符，导致攻击失效  
time bkcrack -C test5.zip -c flag.zip -p plain1.txt -o 30  -x 0 504B0304 >1.log&  
tail -f 1.log

得到秘钥：

b21e5df4 ab9a9430 8c336475


利用秘钥解密：
bkcrack -C test5.zip -c flag.zip -k b21e5df4 ab9a9430 8c336475  -d flag.zip

flag.zip可以直接成功解密。

但若想解密2.png，由于是ZipCrypto deflate加密的，所以解密后需要bkcrack/tools 内的 inflate.py脚本再次处理。

bkcrack -C test5.zip -c 2.png -k b21e5df4 ab9a9430 8c336475  -d 2.png  
python3 inflate.py < 2.png > 2_out.png

EXE 文件格式破解

EXE文件默认加密情况下，不太会以store方式被加密，但它文件格式中的的明文及其明显，长度足够。如果加密ZIP压缩包出现以store算法存储的EXE格式文件，很容易进行破解。
大部分exe中都有这相同一段，且偏移固定为64：

生成一个加密EXE的ZIP压缩包进行测试：nc64.zip

攻击破解：

  1. 准备明文
echo -n "0E1FBA0E00B409CD21B8014CCD21546869732070726F6772616D2063616E6E6F742062652072756E20696E20444F53206D6F64652E0D0D0A2400000000000000" | xxd -r -ps > mingwen
  1. 攻击
time bkcrack -C nc64.zip -c nc64.exe -p mingwen -o64  >1.log&
  1. 查看进度
tail -f 1.log

很快就解出了秘钥：

b21e5df4 ab9a9430 8c336475

解密：
bkcrack -C nc64.zip -c nc64.exe -k b21e5df4 ab9a9430 8c336475  -d nc64.exe

流量包 pcapng 格式解密

这个有例题： 钓鱼城杯-量子加密
具体格式介绍及解法参考官方的writeup,已打包在附件中

加密算法都是 Store


选用第二段文件头格式：
00 00 4D 3C 2B 1A 01 00 00 00 FF FF FF FF FF FF FF FF

攻击：

echo -n "00004D3C2B1A01000000FFFFFFFFFFFFFFFF" | xxd -r -ps > pcap_plain1

time bkcrack -C 3.zip -c capture.pcapng -p pcap_plain1 -o 6

解密：
bkcrack -C 3.zip -c capture.pcapng  -k e33a580c  c0c96a81 1246d892  -d out.pcapng

网站相关文件破解

网站目录中充斥着大量类型的文件，哪怕被打包成加密ZIP，也很容易找到突破口。
例如：
robots.txt的文件开头内容通常是User-agent: * 
html文件开头通常是
xml文件开头通常是

在此以web.xml为例，web.xml 是网络程序中的一个很重要的配置文件。
常见xml文件头为：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

网站目录肯定会涉及到多级目录，我们也同样进行模拟。在文件夹中创建一个二级目录“123”，并将一个web.xml放入该二级目录中，然后打包成加密ZIP。

攻击:

echo -n '<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>' > xml_plain  
time bkcrack -C xml.zip -c 123/web.xml -p xml_plain -o 0  //注意相对路径

攻击成功：

解密：
bkcrack -C xml.zip -c 123/web.xml  -k e0be8d5d 70bb3140 7e983fff  -d web.xml

SVG 文件格式破解

xml格式的文件除了.xml以外，也包括.svg文件。SVG是一种基于XML的图像文件格式。

攻击：

//已知明文  
echo -n '<?xml version="1.0" ' > plain.txt

bkcrack -C secrets.zip -c spiral.svg -p plain.txt -o 0

攻击成功：

解密：

//解密 Store算法  直接解密即可  
bkcrack -C secrets.zip -c spiral.svg -k c4038591 d5ff449d d3b0c696 -d spiral_deciphered.svg

//解密 deflate算法  
bkcrack -C secrets.zip -c advice.jpg -k c4038591 d5ff449d d3b0c696 -d advice.deflate

//该文件使用了deflate算法压缩的，解码出来的是Deflate的数据流,因此须将其解压缩。  
python3 inflate.py < advice.deflate > advice.jpg

以上这些案例只是给大家做个示范，打开大家的思路，实际可用的场景有许多。例如一些CTF题目压缩包的非预期解，或者网络上资源的破解。

注意点

已知的明文长度越长，破解速度越快

图片、文本格式文件、压缩包是最容易以store算法被加密打包的

有时会出现攻击得到了秘钥，却无法解密正确文件的情况

存在rbkcrack项目，增加了部分支持

元数据取证

取证场景下，压缩包本身的元数据往往比内容更能说明问题：

  • 时间戳：ZIP 本地头/中心目录里是 DOS 时间（2 秒精度、无时区，只能当本地时间参考）；真正的取证价值在 extra field——0x000A（NTFS）内含 mtime/atime/ctime 三个 FILETIME 时间，0x5455（Extended Timestamp）含 Unix 时间。zipinfo -v 可直接看到
  • 打包工具指纹：中心目录的 “Made by” 字段记录压缩软件与版本（如 20=2.0 通用、63=6.3），可推断嫌疑人用的工具链；好压/360 压缩/WinRAR 各有特征
  • 篡改痕迹：中心目录与本地文件头的标志位/CRC/文件名不一致即被手工改过的强信号（伪加密就是典型案例）；zip -FF 或 WinRAR 修复时会以中心目录为准重建
  • 注释：文件级 comment 和包级 comment 都可藏线索，zipinfo -z 查看

数据隐藏手法

压缩包作为载体藏数据的常见位置，拿到包先过一遍：

  • EOCD 后追加数据：结束标志（50 4B 05 06）之后附加的数据被大多数解压器无视——用 binwalk / foremost 分离，或直接看文件尾部
  • 头部前置数据：ZIP 允许开头挂任意数据（自解压包 SFX 就是这个原理），可把 ZIP 伪装成 EXE/图片（polyglot）
  • extra field 自定义字段：本地头和中心目录的 extra field 可塞任意 ID 的自定义数据，010 Editor 里逐段看
  • 文件名编码：标志位 bit 11（0x0800）标记文件名是否为 UTF-8；不标时按本地代码页（GBK）解析——同一包可能出现两种编码的文件名，乱码/双文件名本身就是藏信息或对抗分析的手段
  • 分卷压缩：.z01/.z02 + .zip，缺卷时中心目录不全，部分工具直接报错——数据可能藏在中间卷

CRC32 反推小文件

ZIP 条目带 CRC32 校验值，文件足够小时可以直接穷举内容碰撞 CRC，完全绕过密码：

import zlib, itertools, string
target = 0xCBF43926  # 条目的 CRC32
for n in itertools.product(string.printable.encode(), repeat=4):
    if zlib.crc32(bytes(n)) == target:
        print(bytes(n)); break
  • 4 字节以内直接爆破可行；更长但结构已知的（如 flag{????}）分段碰撞也可行
  • CTF 经典题型：加密包里几十个 4 字节小文件，逐个 CRC 碰撞拼出 flag
  • 反向利用：构造同 CRC 的恶意文件替换合法文件，骗过只校验 CRC 的完整性检查

密码爆破

已知明文攻击只适用于传统 ZipCrypto 且能拿到明文的场景；WinZip-AES、RAR5、7z 这类只能硬爆破主密码。通用流程：*2john 提取 hash → hashcat 字典/掩码爆破。

提取与爆破速查

格式提取工具hashcat 模式备注
ZIP（传统 ZipCrypto）zip2john-m 17200 系列优先试上文的已知明文攻击，比爆破快
ZIP（WinZip AES）zip2john-m 13600只能爆破
RAR3rar2john-m 12500
RAR5rar2john-m 13000迭代高，慢
7z7z2john-m 11600数据多时 hash 很长，注意提取完整
Office 2007/2010/2013office2john-m 9400/9500/9600
PDFpdf2john-m 10400~10700 系列按版本选

示例

# 提取 hash
zip2john secret.zip > zip.hash
# 字典爆破
hashcat -m 13600 -a 0 zip.hash wordlist.txt
# 掩码爆破（已知密码是 6 位数字）
hashcat -m 13600 -a 3 zip.hash '?d?d?d?d?d?d'

提速思路

  • 密码画像：从目标机器上其他软件的已还原密码（Xshell/Navicat/浏览器保存的密码，见 密码保护软件）构建定制字典，用户复用密码的概率很高
  • 先用 hashcat 规则（-r rules/best64.rule）跑常见变形，再上大字典
  • 密码提示、文件名、压缩包注释（zipinfo -z）常藏线索

RAR 与 7z

标志位伪加密、已知明文攻击是 ZIP 独有的玩法，RAR/7z 没有对应概念——它们要么没加密，要么只能爆破。但各自有取证点：

RAR

  • 头部加密（-hp）：连文件列表都加密，unrar l 直接要密码——见到”看不见文件名”的 RAR 就是开了 -hp
  • 恢复记录：.rev 文件或内置恢复记录可修复损坏卷；取证时损坏的 RAR 优先用 WinRAR 修复功能试一遍
  • 锁定属性：被锁定的压缩包防修改，侧面说明制作者有防篡改意识
  • RAR5 的元数据比 RAR4 丰富（含 Blake2 校验、纳秒级时间），unrar vt 查看技术信息

7z

  • 头部加密（-mhe=on）：与 RAR -hp 同理，文件列表不可见
  • 7z2john 提取的 hash 可能极长（含压缩数据），必须提取完整，截断会导致 hashcat 报格式错误
  • 7z 的 AES-256 迭代次数高（默认 2^19 轮 SHA-256），爆破速度极慢，优先考虑字典质量而非算力

关系图谱

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