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:
- 选择两个大质数p和q。
- 计算n=p×q,并计算ϕ(n)=(p−1)(q−1)。
- 选择一个小于ϕ(n)并与ϕ(n)互质的整数e,通常选择公认的值如65537。
- 计算d,使得d≡e−1modϕ(n)。
- 得到的公钥是(e,n),私钥是(d,n)。
示例
假设我们选择p=61,q=53:
- 计算n=61×53=3233。
- 计算ϕ(n)=(61−1)(53−1)=3120。
- 选择e=17,然后求出d使得17d≡1mod3120,则d=2753。
公钥为(17,3233),私钥为(2753,3233)。
加密和解密
- 加密消息m:计算c≡memodn。
- 解密密文c:计算m≡cdmodn。
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:
- 选择一个质数p和其生成的素数q(q是p−1的一个因子)。
- 选择一个生成元g,使得g是p的一个素数根。
- 选择私钥x∈[1,q−1]。
- 计算公钥y≡gxmodp。
示例
假设p=23,q=11,g=4,私钥为x=7,则公钥为:
y≡47mod23=18
签名过程
- 选择随机数k∈[1,q−1],计算r≡(gkmodp)modq。
- 计算s≡k−1(H(m)+xr)modq,其中H(m)是消息的哈希值。
得到的数字签名为(r,s)。
验证过程
验证签名(r,s)的步骤如下:
- 检查r和s是否在有效范围内。
- 计算w≡s−1modq。
- 计算v1=(H(m)w)modq和v2=(r−1gvw)modp,最后验证u1≡v2modp。
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+b以及基点G。然后选择私钥d,计算公钥为Q=d⋅G。
加密和解密
- 加密:选择随机数k,计算c1=k⋅G,并计算c2=P+k⋅Q。
- 解密:计算M=c2−d⋅c1。
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。