RSA算法

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**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**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

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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**,也就是说E和N的组合就是公钥,我们用(E,N)来表示公钥

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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

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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

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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)
**对 (E,D,N)
加密
EmodN
 
解密                            明DmodN

4. 生成**对

既然公钥是(E,N),私钥是(D,N)所以**对即为(E,D,N)但**对是怎样生成的?步骤如下:

  1. 求N
  2. 求L(L为中间过程的中间数)
  3. 求E
  4. 求D

4.1 求N

两个质数p,q(p!=q)。将p乘以q就是N

                                                                    N=p*q

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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 = Φ(N)=(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**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

                                                                    D≡1/E (mod Φ(N))

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,**对也就自然生成了。
小结下:

求N N= p * q ;p,q为质数
求L L=Φ(n)=(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

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