zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 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。

    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%n的计算

    这个是很简单的一个算法。

    def fast_mul(a,b,n):
      c=1
      while b!=0:
        if b%2==0:
          b=b/2
          a=(a*a)%n
        elif b%2!=0:
          b=b-1
          c=(c*a)%n

      return c

    文字描述如下:

    1. c=1

    2. 如果b=0,输出c,结束

    3. 如果b mod 2 ≠0,转到第五步

    4. b=b/2,a=(a*a)mod n,转到第三步

    5. b=b-1,c=(c*a)mod n,转到第二步

    六、 算法实现的关键点三 乘法逆元这个货

    先说什么是乘法逆元:对于整数a、p,如果存在整数b,满足ab mod p =1,则说,b是a的模p乘法逆元。

    算法实现(扩展的欧几里得算法):

    def ExtendedEuclid(n,u):
      x1=y2=1
      x2=y1=0
      if n>u:
        x3,y3=[n,u]
      else:
        x3,y3=[u,n]

      while 1:
        if y3==0:
          return x3+u
        elif y3==1:
          return y2+u

        q=x3/y3
        t1,t2,t3=[x1-q*y1,x2-q*y2,x3-q*y3]
        x1,x2,x3=[y1,y2,y3]
        y1,y2,y3=[t1,t2,t3]

    例:5模14的乘法逆元:
    14=5*2+4
    5=4+1
    5与14互素,存在5关于14的乘法逆元。
    1=5-4=5-(14-5*2)=5*3-14
    因此,5关于模14的乘法逆元为3。

    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
    View Code
  • 相关阅读:
    mysql注入小测试
    让函数返回指定值实用写法
    源码下载网址
    带宽
    九度oj 题目1080:进制转换
    九度oj 题目1079:手机键盘
    poj 3046 Ant Counting
    整数拆分问题
    poj 2229 Sumsets
    九度oj 题目1411:转圈
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/kuoaidebb/p/4111865.html
Copyright © 2011-2022 走看看