RSA原理簡要分析

我們最常用的密碼RSA簡要分析:

RSA公鑰加密算法是1977年由羅納德·李維斯特(Ron Rivest)、阿迪·薩莫爾(Adi Shamir)和倫納德·阿德曼(Leonard Adleman)一起提出的。1987年首次公布,當時他們三人都在麻省理工學院工作。RSA就是他們三人姓氏開頭字母拼在一起組成的。--百度百科

RSA算法基于一個十分簡單的數論事實:將兩個大質數相乘十分容易,但是想要對其乘積進行因式分解卻極其困難,因此可以將乘積公開作為加密密鑰。

設n=a*b(a,b為質數)
m=(a-1)*(b-1)
任取一個數字e,使得(e,m)=1,即e與m互質。

所以,可得,
存x,y使得

x*e+y*m=1,
==>
xe≡1(mod m)
任取一個常數C,由費馬小定理可知:
C^(a-1)≡1(mod a)
C^(b-1)≡1(mod b)

費馬小定理:若p是素數或者(p,A)=1, A為任意正整數,則
A^(p-1) ≡ 1 (mod p)

引理1(華羅庚文集2 P21 定理2)
若a1≡b1,a2≡b2,則a1a2≡b1b2(mod m),
由此可得一下推論
a1n≡b1n(mod m)

由引理1得出推論1:
(C^(a-1))^(b-1)  ≡1^(b-1) (mod a)
(C^(b-1))^(a-1)  ≡1^(a-1) (mod b)
即
a  | C^(a-1)(b-1)-1
b  | C^(a-1)(b-1)-1
又因為a,b為質數,所以(a,b)=1,所以ab | C^(a-1)(b-1)-1

即:
C^(a-1)(b-1) ≡1(mod a*b)

其實這里還可以得到推論2:
若a≡b (mi) ,i=1,2···,m,則
a≡b(mod [m1,m2,···,ms])
證明同上。

由于xe-1是m的倍數, xe-1=q*m=q*(a-1)(b-1)

所以:
C^(xe-1)≡1(mod a*b)
又因為n=ab,所以:
C^xe≡C(mod n)

現在我們將n,e這兩個數作為公鑰n,x這兩個數作為密鑰,
現在我們明白了以下問題:
首先我們說的“密鑰”是指誰?由于RSA密鑰是(公鑰+模值)、(私鑰+模值)分組分發的,單獨給對方一個公鑰或私鑰是沒有任何用處,所以我們說的“密鑰”其實是它們兩者中的其中一組。但我們說的“密鑰長度”一般只是指模值的位長度。目前主流可選值:1024、2048、3072、4096...

當我們要將一個數C用公鑰加密發送給私鑰持有者的時候,我們就計算
C^e mod n = z
僅僅根據z這個值是很難重新計算回C的值的,即使知道n和e也不可以。但是當我們拿到這個結果,然后我們又知道n和 x 的時候,我們可以計算:
z^x  mod n =(C^e mod n)^x mod n =C^xe mod n=C
是不是很神奇又將C給解了出來。

參考鏈接:
https://www.zhihu.com/question/48927324/answer/113359990?utm_source=qq&utm_medium=social

RSA密鑰長度、明文長度和密文長度

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