RSA算法原理及实现

参考资料:

阮哥的日志:http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/06/rsa_algorithm_part_one.html

http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/07/rsa_algorithm_part_two.html

github的参考代码:https://github.com/buptchi/RSA/blob/master/rsa.py

薄薄的密码学课本:《现代密码学》第二版陈鲁生 等编著

写在前面:在DES之后,又迎来了蛋疼的年轻的巫婆布置的新一轮作业—RSA。拖了好久才开始写,写的过程也是艰难无比,对一个看到数学方法就头疼的人来说- -应该木有比RSA更折腾人的事儿了。课本上讲RSA的时候,首先唠唠叨叨了一大堆数论的知识,还不告诉你这个知识点有什么用,各种看不下去。我觉得对于计算机系,而不是数学系的学生来讲,理解算法,不应该是那么复杂的事儿。于是有了这篇,希望能比上一篇DES理得清楚一点儿。

一、 RSA是什么?

RSA是目前最有影响力的公钥加密算法,它能够抵抗到目前为止已知的绝大多数密码攻击,已被ISO推荐为公钥数据加密标准。

那公钥加密算法又是什么?

公钥加密,非对称加密。简单的说,就是明文通过公钥加密,但只能通过密钥来解密。假设机器A需要向机器B传送一段极隐私的数据,要求只有机器B能解密,就需要机器B生成一对密钥,其中公钥向包括机器A在内的所有人公布,那机器A就可以用公钥加密传送的数据,机器B接收到之后用私钥解密,其他人没有私钥,即使捕获到机器A发送的消息,也无法解密。

二、 RSA实现基本思路

RSA公钥密码体制描述如下:(m为明文,c为密文)

1. 选取两个大素数p,q。p和q保密

2. 计算n=pq,r=(p-1)(q-1)。n公开,r保密

3. 随机选取正整数1<e<r,满足gcd(e,r)=1.e是公开的加密密钥

4. 计算d,满足de=1(mod r).d是保密的解密密钥

5. 加密变换:  c=m^e mod n

6. 解密变换:  m=c^d mod n

三、 RSA为什么能用公钥加密,私钥解密?

RSA算法基于一个十分简单的数论事实:将两个大素数相乘十分容易,但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难,因此可以将乘积公开作为加密密钥。

待补充

四、 算法实现的关键点一 Miller-Rabin素性测试算法

待补充

五、 算法实现的关键点二 a^b%c的计算

待补充

六、 算法实现的关键点三 乘法逆元这个货

待补充

七、 萌萌哒源码(python实现)

  1 # -*- coding:utf-8 -*-
  2
  3 import math
  4 import random
  5
  6 #this function is for a^b%n
  7 def fast_mul(a,b,n):
  8     c=1
  9     while b!=0:
 10         if b%2==0:
 11             b=b/2
 12             a=(a*a)%n
 13         elif b%2!=0:
 14             b=b-1
 15             c=(c*a)%n
 16
 17     return c
 18
 19 def ExtendedEuclid(n,u):
 20     x1=y2=1
 21     x2=y1=0
 22     if n>u:
 23         x3,y3=[n,u]
 24     else:
 25         x3,y3=[u,n]
 26
 27     while 1:
 28         if y3==0:
 29             return x3
 30         elif y3==1:
 31             return y2
 32
 33         q=x3/y3
 34         t1,t2,t3=[x1-q*y1,x2-q*y2,x3-q*y3]
 35         x1,x2,x3=[y1,y2,y3]
 36         y1,y2,y3=[t1,t2,t3]
 37
 38 def MillerRabin(n):
 39     m=n-1
 40     k=a=b=0
 41     while m/2*2 == m:
 42         k+=1
 43         m=m/2
 44     a=random.random()%n
 45     while a<1:
 46         a+=1
 47     b=fast_mul(a,m,n)
 48     if 1==b:
 49         return 1
 50     for x in range(k):
 51         if(b==n-1):
 52             return 1
 53         else:
 54             b=b*b%n
 55     return 0
 56
 57 def get_prime(max_num):
 58     prime_num=[]
 59     for i in xrange(2,max_num):
 60         temp=0
 61         sqrt_max_num=int(math.sqrt(i))+1
 62         for j in xrange(2,sqrt_max_num):
 63             if 0==i%j:
 64                 temp=j
 65                 break
 66         if temp==0:
 67             prime_num.append(i)
 68
 69     return prime_num
 70
 71 def get_key():
 72     prime=get_prime(500)
 73     print prime[-80:-1]
 74     while 1:
 75         prime_str=raw_input("please choose two prime number from above x1,x2: ").split(",")
 76         p,q=[int(x) for x in prime_str]
 77         if (p in prime) and (q in prime):
 78             break
 79         else:
 80             print "the number you enter is not prime number."
 81
 82     N=p*q
 83     r=(p-1)*(q-1)
 84     r_prime=get_prime(r)
 85     r_len=len(r_prime)
 86     e=r_prime[int(random.uniform(0,r_len))]
 87     d=(ExtendedEuclid(e,r)+r)%r;
 88
 89     return ((N,e),(N,d))
 90
 91 def encode(pub_key,origal):
 92     N,e=pub_key
 93     return fast_mul(origal,e,N)
 94
 95 def decode(pri_key,encry):
 96     N,d=pri_key
 97     return fast_mul(encry,d,N)
 98
 99 if __name__==‘__main__‘:
100     pub_key,pri_key=get_key()
101     print "public key: ",pub_key
102     print "private key: ",pri_key
103
104     origal_text=raw_input("please input the origal text: ")
105     encode_text=[encode(pub_key,ord(x)) for x in origal_text]
106     decode_text=[chr(decode(pri_key,x)) for x in encode_text]
107
108     encode_show=",".join([str(x) for x in encode_text])
109     decode_show="".join(decode_text)
110     print "encode text: ",encode_show
111     print "decode text: ",decode_show

时间: 2024-07-28 20:24:32

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必备数学知识 RSA加密算法中,只用到素数.互质数.指数运算.模运算等几个简单的数学知识.所以,我们也需要了解这几个概念即可. 素数 素数又称质数,指在一个大于1的自然数中,除了1和此整数自身外,不能被其他自然数整除的数.这个概念,我们在上初中,甚至小学的时候都学过了,这里就不再过多解释了. 互质数 百度百科上的解释是:公因数只有1的两个数,叫做互质数.:维基百科上的解释是:互质,又称互素.若N个整数的最大公因子是1,则称这N个整数互质. 常见的互质数判断方法主要有以下几种: 两个不同的质数一定

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转:http://www.joenchen.com/archives/979 RSA算法可以说在我们使用计算机的每一方面都在发挥着作用, EXE文件的签名算法用的是SHA1 + RSA. 我们每天登陆网银, 使用QQ 无时不刻都在使用着RSA算法. 发明这算法的人, 真心牛逼. 搞这种算法才知道, 数学基础是那么的重要. 尼玛, 以前老师教的时候, 为什么不这样说. 不如是的告诉我们. 工作以后才发现, 在计算机领域数学是必备的学科, 数学学的是否良好. 直接关系到在计算机领域能够专研的深度.

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上一次,我介绍了一些数论知识. 有了这些知识,我们就可以看懂RSA算法.这是目前地球上最重要的加密算法. 六.密钥生成的步骤 我们通过一个例子,来理解RSA算法.假设爱丽丝要与鲍勃进行加密通信,她该怎么生成公钥和私钥呢? 第一步,随机选择两个不相等的质数p和q. 爱丽丝选择了61和53.(实际应用中,这两个质数越大,就越难破解.) 第二步,计算p和q的乘积n. 爱丽丝就把61和53相乘. n = 61×53 = 3233 n的长度就是密钥长度.3233写成二进制是110010100001,一共有