加密过程:
将接收到的明文转换成特定的编码方式。如p=43,q=59,e=13,明文为cybergreatwall,按照英文字母表的顺序a=00,b=01,。。。 ,z=25进行编码后为022401041706001922001111。
然后将转码后的字符串分块,分组要求:每个分组对应的十进制数小于0。这个要求是什么意思呢?我个人的理解通过举例向大家说明:上文字符串分组如下0224 0104 1706 0019 2200 1111。每一分组的数都小于n(2537),而2537能接受的最大的数为2525(也就是‘zz’的情况),所以是4位1组,即两字符一组。这样一来,m1=0224,m2=0104,。。。 ,m6=1111
现在可以加密了~~加密算法就是这个式子----ci ≡ mi^e (mod n),如第一分组 0224^13 ≡ mod 2537 ≡ 1692=c1 。这里有个隐藏的算法是需要了解的:
在RSA算法过程中容易出现天文数字(像上文的0224^13),而这些天文数字会为我们编程的过程造成一定的麻烦,更可恶的是会影响速度!!为了避免这种情况,快速取模指数算法可以很有效地算出c≡m^e mod n的准确结果且避免过程中出现天文数字~~
这个定理说明 a 经过编码为 b 再经过解码为 c 时, a == c mod n (n = pq)
但我们在做编码解码时, 限制 0 《= a 《 n, 0 《= c 《 n,
所以这就是说 a 等於 c, 所以这个过程确实能做到编码解码的功能
二、RSA 的安全性
RSA的安全性依赖于大数分解,但是否等同于大数分解一直未能得到理论上的证明,因为没有证明破解 RSA就一定需要作大数分解。假设存在一种无须分解大数的算法,那它肯定可以修改成为大数分解算法。目前, RSA 的一些变种算法已被证明等价于大数分解。不管怎样,分解n是最显然的攻击方法。现在,人们已能分解多个十进制位的大素数。因此,模数n 必须选大一些,因具体适用情况而定。
三、RSA的速度
由于进行的都是大数计算,使得RSA最快的情况也比DES慢上倍,无论是软件还是硬件实现。速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。
四、RSA的选择密文攻击
RSA在选择密文攻击面前很脆弱。一般攻击者是将某一信息作一下伪装( Blind),让拥有私钥的实体签署。然后,经过计算就可得到它所想要的信息。实际上,攻击利用的都是同一个弱点,即存在这样一个事实:乘幂保留了输入的乘法结构:
( XM )^d = X^d *M^d mod n
前面已经提到,这个固有的问题来自于公钥密码系统的最有用的特征--每个人都能使用公钥。但从算法上无法解决这一问题,主要措施有两条:一条是采用好的公 钥协议,保证工作过程中实体不对其他实体任意产生的信息解密,不对自己一无所知的信息签名;另一条是决不对陌生人送来的随机文档签名,签名时首先使用 One-Way HashFunction 对文档作HASH处理,或同时使用不同的签名算法。在中提到了几种不同类型的攻击方法。
五、RSA的公共模数攻击
若系统中共有一个模数,只是不同的人拥有不同的e和d,系统将是危险的。最普遍的情况是同一信息用不同的公钥加密,这些公钥共模而且互质,那末该信息无需私钥就可得到恢复。设P为信息明文,两个加密密钥为e1和e2,公共模数是n,则:
C1 = P^e1 mod n
C2 = P^e2 mod n
密码分析者知道n、e1、e2、C1和C2,就能得到P。
因为e1和e2互质,故用Euclidean算法能找到r和s,满足:
r * e1 + s * e2 = 1
假设r为负数,需再用Euclidean算法计算C1^(-1),则
( C1^(-1) )^(-r) * C2^s = P mod n
另外,还有其它几种利用公共模数攻击的方法。总之,如果知道给定模数的一对e和d,一是有利于攻击者分解模数,一是有利于攻击者计算出其它成对的e’和d’,而无需分解模数。解决办法只有一个,那就是不要共享模数n。
RSA的小指数攻击。 有一种提高 RSA速度的建议是使公钥e取较小的值,这样会使加密变得易于实现,速度有
所提高。但这样作是不安全的,对付办法就是e和d都取较大的值。
RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法,也易于理解和操作。RSA是被研究得最广泛的公钥算法,从提出到现在已近二十年,经历了各种攻击的考验,逐渐为人们接受,普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。RSA的安全性依赖于大数的因子分解,但并没有从理论上证明破译RSA的难度与大数分解难度等价。即RSA的重大缺陷是无法从理论上把握它的保密性能 如何,而且密码学界多数人士倾向于因子分解不是NPC问题。 RSA的缺点主要有:A)产生密钥很麻烦,受到素数产生威廉希尔官方网站 的限制,因而难以做到一次一密。B)分组长度太大,为保证安全性,n 至少也要 600 bits 以上,使运算代价很高,尤其是速度较慢,较对称密码算法慢几个数量级;且随着大数分解威廉希尔官方网站 的发展,这个长度还在增加,不利于数据格式的标准化。目前,SET( Secure Electronic Transaction )协议中要求CA采用比特长的密钥,其他实体使用比特的密钥。
下面用伪代码为大家介绍下这种神奇的算法(个人感觉伪代码里的 ‘《-’ 就是平时用的 ‘=’ ):
t《-0;c《-1
for i《-k downto 0
do t《-2*t
c《-(c*c)mod n
if bi=1 then t《-t+1
c《-(c*m)mod n
return c
(p.s:e的二进制表示为bk bk-1 。。。 b0,如e=13=(1101),所以k为3)
所以,用快速取模指数算法计算上文例子里的c1过程就该是这样子哒:
i 3 2 1 0
bi 1 1 0 1
t 1 3 6 13
ci (1*224)mod2537 (224*224*224)mod2537 (514*514)mod2537 (348*348*224)mod2537
=224 =514 =348 =1692
到这里RSA加密的算法就讲完了,下面附上代码
[cpp] view plain copy#include《stdio.h》
#include《stdlib.h》
/* 函数申明 */
int long_n(int n);
int shuru(char *arr, int k, char *wei, int is_first);
void jiami(char *arr, int k, int e, int n);
/* 输入函数,记录从键盘输入的明文*/
int shuru(char *arr, int k, char *wei, int is_first)
{
int i;
char ch;
/*判断是否为第一分组的输入,如果是则获取输入的字符,否则就将上一分组最后获取的字符作为这一分组的第一个字符*/
if (is_first == 1)
ch = getchar();
else
ch = *wei;
for (i = 0; (i 《 k) && (ch != ‘ ’);i++) //获取字符直到获取到回车符为止
{
arr[i] = ch;
ch = getchar();
}
*wei = ch; //最后获取到的字符准备作为下一分组的第一个字符
for (i = i; i 《 k; i++)
arr[i] = ‘a’; //输入不够一组个数的整数倍则补‘a’(即为补零)
if (ch == ‘ ’) //接收到回车符返回0,否则为1
return 0;
else
return 1;
}
/*加密函数*/
void jiami(char *arr, int k, int e, int n)
{
int m = 0,c=1, i, j,t=0, shu,temp,num=0;
int *array;
/*Mi赋值过程*/
for (i = 0; i 《 k; i++)
{
temp = 1;
for (j = 0; j 《 (k-i-1)*2; j++)
temp = temp * 10;
shu = (int)arr[i] - 97;
m = m + temp * shu;
}
temp = e;
/*获取e的二进制表达形式的位数*/
do{
temp = temp / 2;
num++;
} while (temp != 0);
array = (int *)malloc(sizeof(int)*k); //申请动态数组
temp = e;
/*动态数组存储e的二进制表达形式*/
for (i = 0; i 《 num; i++)
{
array[i] = temp % 2;
temp = temp / 2;
}
/*避免出现天文数字的算法,详情见上文文字说明*/
for (i = num - 1; i 》= 0; i--)
{
t = t * 2;
temp = c*c;
if (temp 》 n)
{
for (j = 0; temp - n*j 》= 0; j++);
j--;
c = temp - n*j;
}
else
c = temp;
if (array[i] == 1)
{
t = t + 1;
temp = c*m;
if (temp 》 n)
{
for (j = 0; temp - n*j 》= 0; j++);
j--;
c = temp - n*j;
}
else
c = temp;
}
e = e / 2;
}
temp = c;
i = 0;
/*c的位数小于分组长度则在前补零*/
do{
temp = temp / 10;
i++;
} while (temp != 0);
for (i; i 《 num; i++)
printf(“0”);
printf(“%d”, c);
}
/*获取分组的长度*/
int long_n(int n)
{
int temp,i,j,k,shi,comp=0;
temp = n;
/*获取n的位数*/
for (i = 1; temp / 10 != 0; i++)
{
temp = temp / 10;
}
temp = i;
/*若n的位数为基数*/
if (i % 2 != 0)
{
i = i - 1;
return i;
}
/*若位数为偶数*/
else
{
for (j = 0; j 《 i/2; j++)
{
shi = 1;
for (k = 0; k 《 temp - 2; k++)
shi = shi * 10;
comp = comp + shi * 25;
temp = temp - 2;
}
if (comp 《= n)
return i;
else
{
i = i - 2;
return i;
}
}
}
/*主函数*/
int main()
{
int p, q, e, d, n, fai_n, k, i,is_first=1;
char ch,*arr,wei=‘a’;
printf(“请输入p、q、e值,用空格间隔开 ”);
scanf_s(“%d%d%d”, &p, &q, &e); //从键盘获取p、q、e值
n = p*q;
fai_n = (p-1)*(q-1); //Φ(n)
for (k = 0; (k*n + 1) % e != 0; k++);
if ((k*n + 1) % e == 0)
d = (k*n + 1) / e; //d * e ≡ 1 (mod Φ(n))
k = long_n(n);
k = k / 2; //分组的长度
ch = getchar(); //缓冲回车符
arr = (char *)malloc(sizeof(char)*k); //申请动态数组
printf(“请输入明文 ”);
while (1)
{
i=shuru(arr,k,&wei,is_first); //调用输入字符的函数,接收到回车符返回0,否则为1
is_first = 0; //第一分组录入结束设为0
jiami(arr,k,e,n); //调用加密函数
if (i == 0) //接收到返回值为0跳出循环
break;
}
printf(“ ”);
return 0;
}
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