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RSA算法

圣杰 2022-02-15 阅读 62

目录

1 什么是RSA算法

2 RSA加密

3 RSA解密

4 生成密钥对

4.1 求N

4.2 求L

4.3 求E

4.4 求D

5 实践

5.1 求N

5.2 求L

5.3 求E

5.4 求D

5.5 加密

5.6 解密


1 什么是RSA算法

RSA算法是现今使用最广泛的公钥密码算法,也是号称地球上最安全的加密算法。在了解RSA算法之前,先熟悉下几个术语根据密钥的使用方法,可以将密码分为对称密码和公钥密码
对称密码:加密和解密使用同一种密钥的方式 
公钥密码:加密和解密使用不同的密码的方式,因此公钥密码通常也称为非对称密码。

2 RSA加密

RSA加密的过程可以使用一个通式来表达。

也就是说RSA加密是对明文的E次方后除以N后求余数的过程。E、N是RSA加密的密钥,也就是说E和N的组合就是公钥,我们用(E,N)来表示公钥

E是加密(Encryption)的首字母,N是数字(Number)的首字母。

3 RSA解密

 RSA的解密同样可以使用一个通式来表达

也就是说对密文进行D次方后除以N的余数就是明文,这就是RSA解密过程。知道D和N就能进行解密密文了,所以D和N的组合就是私钥。

从上述可以看出RSA的加密方式和解密方式是相同的,加密是求“E次方的mod N”;解密是求“D次方的mod N” ,此处D是解密(Decryption)的首字母;N是数字(Number)的首字母。

4 生成密钥对

4.1 求N

准备两个质数p,q。这两个数不能太小,太小则会容易破解,将p乘以q就是N。

4.2 求L

L是p-1和q-1的最小公倍数,可用如下表达式表示

4.3 求E

E必须满足两个条件:E是一个比1大比L小的数,E和L的最大公约数为1 
用gcd(X,Y)来表示X,Y的最大公约数则E条件如下:

之所以需要E和L的最大公约数为1是为了保证一定存在解密时需要使用的数D。现在我们已经求出了E和N也就是说我们已经生成了密钥对中的公钥了。

4.4 求D

数D是由数E计算出来的。D、E和L之间必须满足以下关系:

只要D满足上述2个条件,则通过E和N进行加密的密文就可以用D和N进行解密。 
简单地说条件2是为了保证密文解密后的数据就是明文。 

5 实践

5.1 求N

准备两个很小的指数,p = 17, q = 19, N = p * q = 323

5.2 求L

L = lcm(p-1, q-1)= lcm(16,18) = 144 
144为16和18对最小公倍数

5.3 求E

求E必须要满足2个条件:1 < E < L ,gcd(E,L)=1 
即1 < E < 144,gcd(E,144) = 1 
E和144互为质数,5显然满足上述2个条件 
故E = 5

此时公钥=(E,N)= (5,323) 

5.4 求D

求D也必须满足2个条件:1 < D < L,E*D mod L = 1 
即1 < D < 144,5 * D mod 144 = 1 
显然当D= 29 时满足上述两个条件 
1 < 29 < 144 
5*29 mod 144 = 145 mod 144 = 1 
此时私钥=(D,N)=(29,323)

5.5 加密

准备的明文必须是小于N的数,因为加密或者解密都要mod N其结果必须小于N

假设明文 = 123 
则 密文=明文EmodN=1235mod323=225

5.6 解密

明文=密文DmodN=22529mod323=123明文=密文DmodN=22529mod323=123 
解密后的明文为123。

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