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NetworkandInformationSecurityNetworkandInformationSecurity问题的提出:挑战!公钥加密算法NetworkandInformationSecurityNetworkandInformationSecurityNetworkandInformationSecurity910NetworkandInformationSecurityNetworkandInformationSecurityNetworkandInformationSecurityRSA的基本原理:RSA是基于大整数难分解的公钥密码技术。 大整数的分解问题可以被表述:已知整数n,n是两个素数的积,即n=p.q。求解p、q的值。 大整数分解是计算上困难的问题,目前还不存在一般性的有效解决算法。 RSA的数学基础最大公约数与互为素数: 设且a,b,c∈z,如果c|a,c|b,称c是a和b的公约数。正整数d称为a和b的最大公约数,如果它满足: (1)d是a和b的公约数; (2)对a和b的任何一个公约数c,有c|d. a和b的最大公约数记为gcd(a,b)=d。 如果gcd(a,b)=1,则称a与b是互素的,即a和b互为素数。 例:8和15是互素的,即gcd(8,15)=1。1911mod8=3;15mod8=7 (11+15)mod8=26mod8=2 [(11mod8)+(15mod8)]mod8=(3+7)mod8=2 (11-15)mod8=-4mod8=4 [(11mod8)-(15mod8)]mod8=(3-7)mod8=4 (11*15)mod8=165mod8=5 [(11mod8)*(15mod8)]mod8=(3*7)mod8=5 加法逆元:对于a∈Zn,存在b∈Zn,使得a+b≡0(modn),则b是a的加法逆元。记b=-a。 例:11+15≡0(mod26),则称11模26的加法逆元是15 即-11(代表11模26的加法逆元)的结果为15 乘法逆元:设a∈Zn,如果存在b∈Zn满足a×b≡1(modn),则称b是a的模n乘法逆元,记为x=a-1(modn) 7×15≡1(mod26),则称7模26的乘法逆元是15 加法一定存在逆元,乘法不一定存在逆元。 22NetworkandInformationSecurity求解乘法逆元的方法例如:k=7,求解7-1(7关于模26的乘法逆元)费马(Fermat)定理 描述1:若p是素数,a是正整数且gcd(a,p)=1,则 ap-1≡1(modp) 描述2:对于素数p,若a是任一正整数,则 ap≡a(modp) 例:p=5,a=3,则35-1=81≡1mod5 35=243≡3mod5欧拉函数 欧拉函数φ(m):当m>1时,φ(m)表示比m小且与m互素的正整数的个数。 例:m=24,比24小且与24互素的正整数有:1、5、7、11、13、17、19、23,共8个。因此φ(24)=8 1)m是素数,则φ(m)=m-1 2)m=pq,且p和q是互异的素数,则φ(m)=φ(p)φ(q)=(p-1)(q-1) 例:φ(21)=φ(3)φ(7)=(3-1)(7-1)=12,这12个数是{1,2,4,5,8,10,11,13,16,17,19,20} 欧拉定理:对于任何互素的两个整数a和m,有 aφ(m)≡1(modm) 例:设a=4,m=5 则有φ(5)=4,44=256,256≡1(mod5) RSA密码算法RSA算法操作过程RSA算法加密/解密过程RSA算法的证明例1:选p=7,q=17。 n=p×q=119,φ(n)=(p-1)(q-1)=96。 取e=5,满足1<e<φ(n),且gcd(φ(n),e)=1。 确定满足d·e=1mod96且小于96的d,d=77。 因此公钥为{5,119},私钥为{77,119}。 设明文m=19,则由加密过程得密文为 C=195mod119≡2476099mod119≡66 解密为M=6677mod119≡1933343536例3:设通信双方使用RSA加密体制,接收方的公开密钥是(5,35),接收到的密文是10,求明文。例4:已知RSA密码体制的公钥为(11,51) (1)若明文M=3,求C (2)若截获得的密文C=9,求MNetworkandInformationSecurity4041对称密码体制中的一个苦恼怎样进行密钥协商3、一个基于离散对数的密钥协商协议Diffie-Hellman密钥协商有限域上的离散对数问题数学知识 生成元 素数p的生成元(primitiveroot)的定义:如果a是素数p的生成元,则数amodp,a2modp,…,ap-1modp是不同的并且包含从1到p-1之间的所有整数的某种排列。 注:本原