RSA算法C语言实现

一、源文件三个rsa.h , rsa.c , main.c

//rsa.h
#include <stdio.h>
#define MAX_NUM 63001
#define MAX_PRIME 251

//! 返回代码
#define OK 100
#define ERROR_NOEACHPRIME 101
#define ERROR_NOPUBLICKEY 102
#define ERROR_GENERROR 103

unsigned int MakePrivatedKeyd( unsigned int uiP, unsigned int uiQ );
unsigned int GetPrivateKeyd( unsigned int iWhich );
unsigned int MakePairkey( unsigned int uiP, unsigned int uiQ, unsigned int uiD );
unsigned int GetPairKey( unsigned int &d, unsigned int &e );
void rsa_encrypt( int n, int e, char *mw, int iLength, int *&cw );
void rsa_decrypt( int n, int d, int *&cw, int cLength, char *mw );
void outputkey();

//rsa.c
#include "rsa.h"
//!　保存私钥d集合
struct pKeyset
{
unsigned int set[ MAX_NUM ];
unsigned int size;
}pset;

//! 保存公、私钥对
struct pPairkey
{
unsigned int d;
unsigned int e;
unsigned int n;
}pairkey;

// 名称：isPrime
// 功能：判断两个数是否互质
//  参数：m: 数a; n: 数b
// 返回：m、n互质返回true; 否则返回false

bool isPrime( unsigned int m, unsigned int n )
{
unsigned int i=0;
bool Flag = true;

if( m<2 || n<2 )
return false;

unsigned int tem = ( m > n ) ? n : m;
for( i=2; i<=tem && Flag; i++ )
{
bool mFlag = true;
bool nFlag = true;
if( m % i == 0 )
mFlag = false;
if( n % i == 0 )
nFlag = false;
if( !mFlag && !nFlag )
Flag = false;
}
if( Flag )
return true;
else
return false;
}

// 名称：MakePrivatedKeyd
// 功能：由素数Q、Q生成私钥d
//  参数：uiP: 素数P; uiQ: 素数Q
// 返回：私钥d

unsigned int MakePrivatedKeyd( unsigned int uiP, unsigned int uiQ )
{
unsigned int i=0;

//! 得到所有与z互质的数( 私钥d的集合 )
unsigned int z = ( uiP -1 ) * ( uiQ -1 );
pset.size = 0;
for( i=0; i<z; i++ )
{
if( isPrime( i, z ) )
{
pset.set[ pset.size++ ] = i;
}
}

return pset.size;
}

// 名称：MakePairKey
// 功能：生成RSA公、私钥对
//  参数：uiP: 素数P; uiQ: 素数Q; uiD: 私钥d
// 返回：错误代码

unsigned int MakePairkey( unsigned int uiP, unsigned int uiQ, unsigned int uiD )
{
bool bFlag = true;
unsigned int i = 0, e;
unsigned int z = ( uiP-1 ) * ( uiQ-1 );
unsigned int d = pset.set[uiD];
//d=uiD;

if( !isPrime( z, d ) )
return ERROR_NOEACHPRIME;

for( i=2; i<z; i++ )
{
if( (i*d)%z == 1 )
{
e = i;
bFlag = false;
}
}
if( bFlag )
return ERROR_NOPUBLICKEY;

if( (d*e)%z != 1 )
ERROR_GENERROR;

pairkey.d = d;
pairkey.e = e;
pairkey.n = uiP * uiQ;
return OK;
}

// 名称：GetPairKey
// 功能：对外提供接口，获得公、私钥对
//  参数：uiP: 素数P; uiQ: 素数Q; uiD: 私钥d
// 返回：

unsigned int GetPairKey( unsigned int &d, unsigned int &e )
{
d = pairkey.d;
e = pairkey.e;
return pairkey.n;
}

// 名称：GetPrivateKeyd
// 功能：对外提供接口，由用户选择ID得以私钥d
//  参数：iWhich: 用户选择私钥d的ID
// 返回：私钥d值

unsigned int GetPrivateKeyd( unsigned int iWhich )
{
if( pset.size >= iWhich )
return pset.set[ iWhich ];
else
return 0;
}

// 名称：rsa_encrypt
// 功能：RSA加密运算
//  参数：n: 公钥n; e: 公钥e; mw: 加密明文; iLength: 明文长度; cw: 密文输出
// 返回：无

void rsa_encrypt( int n, int e, char *mw, int mLength, int *&cw )
{
int i=0, j=0;
__int64 temInt = 0;

for( i=0; i<mLength; i++ )
{
temInt = mw[i];
if( e!=0 )
{
for( j=1; j<e; j++ )
{
temInt = ( temInt * mw[i] ) % n;
}
}
else
{
temInt = 1;
}

cw[i] = (int)temInt;
}
}

// 名称：rsa_decrypt
// 功能：RSA解密运算
//  参数：n: 私钥n; d: 私钥d; cw: 密文; cLength: 密文长度; mw: 明文输出
// 返回：无

void rsa_decrypt( int n, int d, int *&cw, int cLength, char *mw )
{
int i=0, j=-1;
__int64 temInt = 0;

for( i=0; i<cLength/4; ++i )
{
mw[i] = 0;
temInt = cw[i];

if( d != 0 )
{
for( j=1; j<d; j++ )
{
temInt = (__int64)( temInt * cw[i] ) % n;
}
}
else
{
temInt = 1;
}

mw[i] = (char)temInt;
}
}
void outputkey()
{
printf("PublicKey(e,n): (%d,%d)\n",pairkey.e,pairkey.n);
printf("PrivateKey(d,n): (%d,%d)\n",pairkey.d,pairkey.n);
}

//main.c
// 工程：RSA
// 功能：RSA加、解密文件
//  作者：jlcss|ExpNIS

#include <stdio.h>
#include <afxwin.h>
#include <math.h>
#include "rsa.h"

#define DECRYPT_FILE "RSA加密密文.txt"
#define ENCRYPT_FILE "RSA解密明文.txt"
//! 约束文件最大2M
#define MAX_FILE 1024*1024*2

// 名称：usage
// 功能：帮助信息
//  参数：应用程序名称
// 返回：提示信息

void Usage( const char *appname )
{
printf( "\n\tusage:rsa -k 素数P 素数Q\n" );
printf( "\tusage: rsa -e 明文文件 公钥e 公钥n\n" );
printf( "\tusage: rsa -d 密文文件 私钥d 私钥n\n" );
}

// 名称：IsNumber
// 功能：判断数字字符数组
//  参数：strNumber:字符数组
// 返回：数字字组数组返回true，否则返回false;

bool IsNumber( const char *strNumber )
{
unsigned int i;

if( !strNumber )
return false;

for ( i = 0 ; i < strlen(strNumber) ; i++ )
{
if ( strNumber[i] < ‘0‘ || strNumber[i] > ‘9‘ )
return false;
}

return true;
}

// 名称：IsPrimeNumber
// 功能：判断素数
//  参数：num: 输入整数
// 返回：素数返回true，否则返回false;

bool IsPrimeNumber( unsigned int num )
{
unsigned int i;
if( num <= 1 )
return false;

unsigned int sqr = (unsigned int)sqrt((double)num);
for( i = 2; i <= sqr; i++ )
{
if( num % i == 0 )
return false;
}

return true;
}

// 名称：FileIn
// 功能：读取磁盘文件到内存
//  参数：strFile:文件名称；inBuff:指向文件内容缓冲区
// 返回：实际读取内容大小(字节)

int FileIn( const char *strFile, unsigned char *&inBuff )
{
int iFileLen=0, iBuffLen=0;

//! 打开密文文件
CFile file( strFile, CFile::modeRead );
iFileLen = ( int )file.GetLength();
if( iFileLen>MAX_FILE )
{
printf( "文件长度不能大于 %dM,!\n", MAX_FILE/(1024*1024) );
goto out;
}
iBuffLen = iFileLen;

inBuff = new unsigned char[iBuffLen];
if( !inBuff )
goto out;

ZeroMemory( inBuff, iBuffLen );

file.Read( inBuff, iFileLen );
file.Close();

out:
return iBuffLen;
}

// 名称：FileOut
// 功能：加/解密结果输出到当前目录磁盘文件中
//  参数：strOut指向输出字符缓冲区，输出大小len，strFile为输出文件
// 返回：无

void FileOut( const void *strOut, int len, const char *strFile )
{
//! 输出到文件
CFile outfile( strFile , CFile::modeCreate | CFile::modeWrite );
outfile.Write( strOut , len );
outfile.Close();
}

// 名称：CheckParse
// 功能：校验应用程序入口参数
//  参数：argc等于main主函数argc参数，argv指向main主函数argv参数
// 返回：若参数合法返回true，否则返回false
//  备注：简单的入口参数校验

bool CheckParse( int argc, char** argv )
{
bool bRes = false;

if( argc != 4 && argc != 5 )
goto out;

if( argc == 4 && argv[1][1] == ‘k‘ )
{
//! 生成公、私钥对
if( !IsNumber( argv[2] ) ||
!IsNumber( argv[3] ) ||
atoi( argv[2] ) > MAX_PRIME ||
atoi( argv[3] ) > MAX_PRIME )
goto out;
}
else if( (argc == 5) && (argv[1][1] == ‘e‘ || argv[1][1] == ‘d‘) )
{
//! 加密、解密操作
if( !IsNumber( argv[3] ) ||
!IsNumber( argv[4] ) ||
atoi( argv[3] ) > MAX_NUM ||
atoi( argv[4] ) > MAX_NUM )
goto out;
}
else
Usage(*argv);
bRes = true;

out:
return bRes;
}

// 名称：kOption1
// 功能：程序k选项操作：由素数P、Q生成私钥d集合
//  参数：uiP: 程序入口参数P; uiQ: 程序入口参数Q
// 返回：执行正确返回生成私钥数目，否则返回0

unsigned int kOption1( unsigned int uiP, unsigned int uiQ )
{
unsigned int uiRes = 0;

if( !IsPrimeNumber( uiP ) )
{
printf( "P输入错误，P必须为(0, %d]素数", MAX_PRIME );
return uiRes;
}
if( !IsPrimeNumber( uiQ ) )
{
printf( "Q输入错误，Q必须为(0, %d]素数", MAX_PRIME );
return uiRes;
}
if( uiP == uiQ )
{
printf( "素数P与素数Q相同，很容易根据公钥n开平方得出素数P和Q，这种加密不安全，请更换素数!\n" );
return uiRes;
}
printf( "正在生成私钥d集合......\n" );
uiRes = MakePrivatedKeyd( uiP, uiQ );

return uiRes;
}

//! 程序主函数
int main( int argc, char **argv )
{
unsigned int p , q , d , n , e;//two prime p & q, public key(n, e) , private key(n , d)
CheckParse(argc,  argv );

d=4828; //uid
if(argc == 4)
{
p = atoi( argv[2] );
q = atoi( argv[3] );
MakePrivatedKeyd(p, q);
MakePairkey(p, q, d );
outputkey();
}
else if(argc == 5)
{
char FileName[20];
strcpy(FileName, argv[2]);
int len;
if(argv[1][1] == ‘e‘ )
{
unsigned char *inBuffer=(unsigned char *)malloc(MAX_FILE); //输入缓冲区
int *cw=(int *)malloc(MAX_FILE);
len = FileIn(FileName , inBuffer);
e = atoi(argv[3]);
n = atoi(argv[4]);
rsa_encrypt( n, e, (char *)inBuffer, len, cw );
FileOut( cw, 4*len, DECRYPT_FILE );
}
else if(argv[1][1] == ‘d‘)
{
char *Buffer=(char *)malloc(MAX_FILE); //输入缓冲区
int *cw=(int *)malloc(MAX_FILE);
len = FileIn(FileName, (unsigned char *&)cw);
d = atoi(argv[3]);
n = atoi(argv[4]);
rsa_decrypt( n, d, cw, len, Buffer );
FileOut( Buffer, len/4, ENCRYPT_FILE );
}
}

return 0;
}

二 运行