RSA加密

发布时间 2023-11-29 16:11:37作者: 上好佳28

RSA加密算法是一种非对称加密算法,所谓非对称,就是指该算法加密和解密使用不同的密钥,即使用加密密钥进行加密、解密密钥进行解密。在RSA算法中,加密密钥(即公开密钥)PK是公开信息,而解密密钥(即秘密密钥)SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公开的。虽然解密密钥SK是由公开密钥PK决定的,由于无法计算出大数n的欧拉函数phi(N),所以不能根据PK计算出SK。

也就是说,对极大整数做因数分解的难度决定了RSA算法的可靠性。理论上,只要其钥匙的长度n足够长,用RSA加密的信息实际上是不能被解破的

加密过程

RSA的加密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。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

解密过程

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,我们用(D,N)来表示

密钥生成

公钥是(E,N),私钥是(D,N),所以密钥对即为(E,D,N)

密钥生成分为以下几个步骤

1、求N

准备两个互质数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

如果互质数p和q足够大,那么根据目前的计算机技术和其他工具,至今也没能从N分解出p和q。换句话说,只要密钥长度N足够大(一般1024足矣),基本上不可能从公钥信息推出私钥信息

N = p * q

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)

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(即E和L互质)

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、求D

数D是由数E计算出来的,数D必须保证足够大。D、E和L之间必须满足以下关系:

1 < D < L

E*D mod L = 1

其他需要考虑的

质数的选择

要使用概率算法来验证随机产生的大的整数是否是质数,这样的算法比较快而且可以消除掉大多数非质数。。假如有一个数通过了这个测试的话,那么要使用一个精确的测试来保证它的确是一个质数。除此之外这样找到的p和q还要满足一定的要求,首先它们不能太靠近,此外p-1或q-1的因子不能太小,否则的话N也可以被很快地分解

寻找质数的算法不能给攻击者任何信息,要求是随机和不可预测

加密的系统不要具备解密的功能

公钥加密,私钥解密。加密的系统和解密的系统分开部署,加密的系统不应该同时具备解密的功能,这样即使黑客攻破了加密系统,他拿到的也只是一堆无法破解的密文数据。否则的话,你就要考虑你的场景是否有必要用 RSA 了

密钥的长度

密钥长度越大,生成密文的长度也就越大,加密的速度也就越慢,而密文也就越难被破解掉。我们必须通过定义密钥的长度在"安全"和"加解密效率"之间做出一个平衡的选择

生成密文的长度和明文长度无关,但明文长度不能超过密钥长度

RSA加密算法的缺点

(1)产生密钥很麻烦,受到质数产生技术的限制,因而难以做到一次一密;

(2)运算速度慢:由于进行的都是大数计算,使得RSA最快的情况也比DES慢上好几倍,无论是软件还是硬件实现,速度一直是RSA的缺陷,所以一般只用于少量数据的加密。RSA的速度是对应同样安全级别的对称密码算法的1/1000左右 一般使用对称算法来加密数据,然后用RSA来加密对称密钥,然后将用RSA加密的对称密钥和用对称算法加密的消息发送出去。这样一来对随机数的要求就更高了,尤其对产生对称密码的要求非常高,因为否则的话可以越过RSA来直接攻击对称密码