RSA小白原理讲解

2019-04-14 18:48发布

1.质数(素数)

  质数又称素数。一个大于1的自然数,除了1和它自身外,不能整除其他自然数的数叫做质数;否则称为合数。

2.模反元素

RSA的公钥和私钥的重要部分是模反元素的关系。         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。这时,b就叫做a的“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。 这时,b就叫做a对模数n的“模反元素”。比如,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。显然,模反元素不止一个, 4加减11的整数倍都是3的模反元素 {…,-18,-7,4,15,26,…},即如果b是a的模反元素,则 b+kn 都是a的模反元素。 欧拉定理可以用来证明模反元素必然存在。 1. 什么是RSA 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的加密过程可以使用一个通式来表达 密文=明文EmodN 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。就这么简单?对,就是这么简单。 
从通式可知,只要知道E和N任何人都可以进行RSA加密了,所以说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 公钥=(E,N) 不过E和N不并不是随便什么数都可以的,它们都是经过严格的数学计算得出的,关于E和N拥有什么样的要求及其特性后面会讲到。顺便啰嗦一句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 明文=密文DmodN 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 私钥=(D,N) 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。 小结下 公钥    (E,N)
私钥    (D,N)
密钥对    (E,D,N)
加密    
密文=明文EmodN
解密    
明文=密文DmodN
4. 生成密钥对 既然公钥是(E,N),私钥是(D,N)所以密钥对即为(E,D,N)但密钥对是怎样生成的?步骤如下: 求N
求L(L为中间过程的中间数)
求E
求D
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 N=p∗q 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 L=lcm(p-1,q-1) 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: 1 < E < L gcd(E,L)=1 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: 1 < D < L E*D mod L = 1 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。 
现在私钥自然也已经生成了,密钥对也就自然生成了。 
小结下: 求N    N= p * q ;p,q为质数
求L    L=lcm(p-1,q-1) ;L为p-1、q-1的最小公倍数
求E    1 < E < L,gcd(E,L)=1;E,L最大公约数为1(E和L互质)
求D    1 < D < L,E*D mod L = 1
5 实践下吧 我们用具体的数字来实践下RSA的密钥对对生成,及其加解密对全过程。为方便我们使用较小数字来模拟。 5.1 求N 我们准备两个很小对质数, 
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 准备的明文必须时小于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
 
解密后的明文为123。 参考链接http://www.cnblogs.com/jiftle/p/7903762.html