RSA算法演绎

RSA是第一个也是使用的最广发的公钥加密算法,在1978年由R.Rivest、AdiShamir和Adleman三人发明,并以他们的名字命名。RSA算法的安全性基于大数因子分解的困难性,下面介绍一下它的基本原理:


1、生成公钥和私钥
(1) 选取两个大素数:p和q;
(2)计算n=p*q;
【RSA算法演绎】(3)计算小于n并且与n互质的整数的个数,即欧拉函数o(n) = (p - 1) * (q - 1);
(4)随机选择加密密钥e, 使1 (5)最后,利用欧几里得算法计算解密密钥,使其满足ed = 1(mod o(n));
然后将(e, n)公开,即为公钥PK,私人保存好d,即为私钥SK;


2、加密
将明文m分解成等长数据块m1,m2, ……,mi。加密时,按如下公式进行计算即可:
ci=(mi)^ e(mod n),密文c则由c1,c2,……ci组成。



3、解密
与加密一样,按如下公式进行计算:
mi=(ci)^d(mod n),明文m则由m1,m2,……,mi组成。



以上就是RSA算法的公私钥产生、加密和解密的过程。整个过程中,最难理解的部分应是1.5中的求私钥d,很多课本提到的都是欧几里德算法,但并未具体的计算过程,下面本人就通过一个实例向大家介绍欧几里德算法在RSA中的应用。
例:令p=47,q=71,求用RSA算法加密的公钥和私钥。
计算如下:
(1)n=pq=47*71=3337;
(2)?(n)=(p-1)*(q-1)=46*70=3220;
(3)随机选取e=79(满足与3220互质的条件);
(4)则私钥d应该满足:79*d mod 3220 = 1;
那么这个式子(4)如何解呢?这里就要用到欧几里得算法(又称辗转相除法),解法如下:
(a)式子(4)可以表示成79*d-3220*k=1(其中k为正整数);
(b)将3220对79取模得到的余数60代替3220,则变为79*d-60*k=1;
(c)同理,将79对60取模得到的余数19代替79,则变为19*d-60*k=1;
(d)同理,将60对19取模得到的余数3代替60,则变为19*d-3*k=1;
(e)同理,将19对3取模得到的余数1代替19,则变为d-3*k=1;

当d的系数最后化为1时,
令k=0,代入(e)式中,得d=1;
将d=1代入(d)式,得k=6;
将k=6代入(c)式,得d=19;
将d=19代入(b)式,得k=25;
将k=25代入(a)式,得d=1019,这个值即我们要求的私钥d的最终值。
此时,我们即可得到公钥PK=(e,n)={79,3337},私钥SK={1019,3337},后面的加密和解密直接套相应公式即可。



现在给个字符"C",我们再来演绎如何加解密。
取质数13和7

(1) n = 13*7 = 91
(2)o(n) = 12 * 6 = 72
(3)取72互质的数:5
(4)则私钥应该满足:5*d mod72=1
即:5 * d- 72 * K = 1 ---------------@2
将72 % 5得2替代72,则5*d - 2 * k = 1-------------- @1
将5 % 2得1替代5,则d - 2 * k = 1
令k = 0, 得d = 1
将d = 1 代入@1中,则k = 2
将k = 2代入@2中, 则d = 29
此时,我们即可得到公钥PK=(e,n)={5, 91},私钥SK={29, 91}



字符“C”对应的ascii码表值为67
67 * 67mode91=30
30 * 67 mode 91=8
8 * 67 mode 91 = 81
81 * 67 mod 91 = 58
以此方式连续乘次数为5次(公钥),最后得到加密数值 58


若要解密这个数值58,以上述相同方式连续乘以自己29次,即可得到解密数值 67。


参考文章:
http://8btc.com/thread-1240-1-1.html
http://blog.sina.com.cn/s/blog_4fcd1ea30100yh3a.html





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