Jupyter AI

8 常见的非对称加密算法

📅发表日期: 2024-08-15

🏷️分类: 加密技术

👁️阅读次数: 0

在上一篇文章中,我们详细讨论了非对称加密的基本原理,了解了它是如何通过一对密钥(公钥和私钥)来实现加密和解密的。在这一篇中,我们将深入探讨一些常见的非对称加密算法及其特点、应用案例,以为后续的应用场景分析打下基础。

1. RSA算法

RSA(Rivest–Shamir–Adleman) 是最广泛使用的非对称加密算法之一。它的安全性基于大数分解的困难性。

算法概述

RSA算法的主要步骤包括:

  1. 选择两个大质数ppqq
  2. 计算n=p×qn = p \times q,并计算ϕ(n)=(p1)(q1)\phi(n) = (p-1)(q-1)
  3. 选择一个小于ϕ(n)\phi(n)并与ϕ(n)\phi(n)互质的整数ee,通常选择公认的值如6553765537
  4. 计算dd,使得de1modϕ(n)d \equiv e^{-1} \mod \phi(n)
  5. 得到的公钥是(e,n)(e, n),私钥是(d,n)(d, n)

示例

假设我们选择p=61p = 61q=53q = 53

  • 计算n=61×53=3233n = 61 \times 53 = 3233
  • 计算ϕ(n)=(611)(531)=3120\phi(n) = (61-1)(53-1) = 3120
  • 选择e=17e = 17,然后求出dd使得17d1mod312017d \equiv 1 \mod 3120,则d=2753d = 2753

公钥为(17,3233)(17, 3233),私钥为(2753,3233)(2753, 3233)

加密和解密

  • 加密消息mm:计算cmemodnc \equiv m^e \mod n
  • 解密密文cc:计算mcdmodnm \equiv c^d \mod n

2. DSA算法

DSA(Digital Signature Algorithm) 是专门用于数字签名的非对称算法,它通过生成私钥和公钥来进行消息的验证。

算法概述

DSA的主要步骤如下:

  1. 选择一个质数pp和其生成的素数qqqqp1p-1的一个因子)。
  2. 选择一个生成元gg,使得ggpp的一个素数根。
  3. 选择私钥x[1,q1]x \in [1, q-1]
  4. 计算公钥ygxmodpy \equiv g^x \mod p

示例

假设p=23p = 23q=11q = 11g=4g = 4,私钥为x=7x = 7,则公钥为: y47mod23=18y \equiv 4^7 \mod 23 = 18

签名过程

  1. 选择随机数k[1,q1]k \in [1, q-1],计算r(gkmodp)modqr \equiv (g^k \mod p) \mod q
  2. 计算sk1(H(m)+xr)modqs \equiv k^{-1}(H(m) + xr) \mod q,其中H(m)H(m)是消息的哈希值。

得到的数字签名为(r,s)(r, s)

验证过程

验证签名(r,s)(r, s)的步骤如下:

  1. 检查rrss是否在有效范围内。
  2. 计算ws1modqw \equiv s^{-1} \mod q
  3. 计算v1=(H(m)w)modqv_1 = (H(m)w) \mod qv2=(r1gvw)modpv_2 = (r^{-1}g^vw) \mod p,最后验证u1v2modpu_1 \equiv v_2 \mod p

3. ECC算法

ECC(Elliptic Curve Cryptography) 是一种基于椭圆曲线数学的非对称加密算法,因其相较于其他算法需要的密钥长度更短而备受关注。

算法概述

ECC的运作机制与RSA相似,但加密和解密是基于椭圆曲线的数学性质。

示例

例如,选择一条椭圆曲线E:y2=x3+ax+bE: y^2 = x^3 + ax + b以及基点GG。然后选择私钥dd,计算公钥为Q=dGQ = d \cdot G

加密和解密

  1. 加密:选择随机数kk,计算c1=kGc_1 = k \cdot G,并计算c2=P+kQc_2 = P + k \cdot Q
  2. 解密:计算M=c2dc1M = c_2 - d \cdot c_1

小结

本节讨论了几种常见的非对称加密算法,包括RSA、DSA和ECC。每种算法都有其独特的特点和优劣,适用于不同的场景。在下一篇中,我们将探讨这些非对称加密算法在实际应用中的具体场景和作用。通过结合实际案例,加深对非对称加密技术的理解和应用能力。

💬 评论

暂无评论