RSA算法 --- 加解密及签名
目录
- 1、RSA加密
- 2、RSA解密
- 3、RSA数学基础
- 3.1 互质关系
- 3.2 欧拉函数φ(n)
- 3.3 欧拉定理
- 3.4 模反元素
- 4、密钥生成过程
- 5、RSA签名
- 6、测试
RSA算法是最广为使用的”非对称加密算法“,它依靠大数分解,密钥越长,就越难破解。目前,1024位的RSA密钥基本安全,2048位的密钥极其安全。
1、RSA加密
RSA的密文是对代表了明文的数字的E次方求mod N的结果。换句话说,就是将明文和自己做E次乘方,然后将其结果除以N求余数,这个余数就是密文。
即:密文 = 明文E mod N
只要知道E和N,就可以完成加密, 因此E和N的组合{E,N},就是「公钥」。
2、RSA解密
将密文自己做D次乘法,再对其结果除以N求余数,就可以得到明文。(解密的N和加密的N是同一个)
即:明文 = 密文D mod N
知道了D和N,就可以完成解密,因此D和N的组合{D,N},就是「私钥」。
3、RSA数学基础
想要使用RSA算法,就需要找到一组{E,N,D}
3.1 互质关系
如果两个正整数,除了1以外,没有其他公因子,我们就称这两个数是互质关系。
由互质关系,可以得到以下结论:
1. 任意两个质数构成互质关系,比如13和61。
2. 一个数是质数,另一个数只要不是前者的倍数,两者就构成互质关系,比如3和10。
3. 如果两个数之中,较大的那个数是质数,则两者构成互质关系,比如97和57。
4. 1和任意一个自然数是都是互质关系,比如1和99。
5. p是大于1的整数,则p和p-1构成互质关系,比如57和56。
6. p是大于1的奇数,则p和p-2构成互质关系,比如17和15。
3.2 欧拉函数φ(n)
欧拉函数 φ(n) 用于计算任意给定正整数n,在小于等于n的正整数之中,有多少个数与n构成互质关系。
比如,在1到8之中,有多少个数与8构成互质关系
如果n=1,则 φ(1) = 1 。因为1与任何数(包括自身)都构成互质关系
如果n是质数,则 φ(n)=n-1 。因为质数与小于它的每一个数,都构成互质关系。
如:5与1、2、3、4都构成互质关系。
如果n是质数的某一个次方,则 φ(pk)=pk - pk-1。因为只有当一个数不包含质数p,才可能与n互质。而包含质数p的数一共有p(k-1)个,即1×p、2×p、3×p、…、p(k-1)×p,把它们去除,剩下的就是与n互质的数。
如:φ(8) = φ(23) =23- 22 = 8-4 = 4
如果n可以分解成两个互质的整数之积(n = p1 × p2),则φ(n) = φ(p1p2) = φ(p1)φ(p2)。即积的欧拉函数等于各个因子的欧拉函数之积。
如:φ(56)=φ(8×7)=φ(8)×φ(7)=4×6=24。
任意一个大于1的正整数,都可以写成一系列质数的积。
因为 n=pk11pk22 … pkrr
由第4条结论得: φ(n)=φ(pk11)φ(pk22)…φ(pkrr)
由第3条结论得:φ(n)=pk11pk22pk33 … pkrr(1- 1/p1) (1- 1/p2) … (1- 1/pr)
即:φ(n) = n(1- 1/p1) (1- 1/p2) … (1- 1/pr)
3.3 欧拉定理
如果两个正整数a和n互质,则n的欧拉函数 φ(n) 可以让下面的等式成立:
aφ(n) ≡1(modn)\equiv 1(mod\ n)≡1(mod n)
即:a的φ(n)次方被n除的余数为1
如:3和7互质,而7的欧拉函数φ(7)等于6,所以3的6次方(729)减去1,可以被7整除(728/7=104)。
3φ(7) ≡1(mod7)\equiv 1(mod\ 7)≡1(mod 7)
欧拉定理有一个特殊情况,即费马小定理。
假设正整数a与质数p互质,因为质数p的φ§等于p-1,则欧拉定理可以写成:
3p-1 ≡1(modp)\equiv 1(mod\ p)≡1(mod p)
3.4 模反元素
如果两个正整数a和n互质,那么一定可以找到整数b,使得 ab-1 被n整除,或者说ab被n除的余数是1。
ab ≡1(modn)\equiv 1(mod\ n)≡1(mod n) 此时,b就是a的模反元素。
如:3和11互质,那么3的模反元素就是4,因为 (3 × 4)-1 可以被11整除。
欧拉定理可以用来证明模反元素必然存在。
aφ(n) = a*aφ(n-1) ≡1(modn)\equiv 1(mod\ n)≡1(mod n)
可以看到,a的 φ(n)-1 次方,就是a的模反元素。
4、密钥生成过程
随机选择两个不相等的质数p和q。
如:p=61 q=53
计算p和q的乘积n
p*q = 61*53=3233
计算n的欧拉函数φ(n)。φ(n) = (p-1)(q-1)
φ(3233) = (61-1)(53-1)=6052=3120
随机选择一个整数e,条件是1< e < φ(n),且e与φ(n) 互质。
如:选择e=17
计算e对于φ(n)的模反元素d。也就是密钥当中用来解密的那个数字
ed ≡ 1 (mod φ(n))
即:17*2753 mode 3120 = 1
将n和e封装成公钥,n和d封装成私钥。
公钥{n,e} = {3323,17}
私钥{n,d}={3323,2753}
5、RSA签名
RSA密码体制既可以用于加密又可以用于数字签名。下面介绍RSA数字签名的功能。
已知公钥(e,n),私钥d
对于「消息m」签名为:sign ≡ md mod n
验证:对于消息签名对(m,sign),如果m ≡ signe mod n,则sign是m的有效签名
6、测试
生成公钥文件和私钥文件
https://blog.csdn.net/my_miuye/article/details/123151834编写go代码进行测试
https://blog.csdn.net/my_miuye/article/details/123152816
如有不对,烦请指出,感谢~
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