Криптографическая система RSA. RSA, а так ли все просто? Алгоритм рса пример

Введение 3

Основная часть 5

1История создания 5

2Описание алгоритма 5

2.1Создание ключей 6

2.2Шифрование и расшифрование 6

2.3Пример использования 7

Заключение 9

Список использованных источников 10

Введение

Криптография – специальная система изменения обычного письма, используемая с целью сделать текст понятным лишь для ограниченного числа лиц, знающих эту систему .

Криптография – наука о защите информации с использованием математических методов .

Современная криптография включает в себя:

    симметричные криптосистемы;

    асимметричные криптосистемы;

    системы электронной цифровой подписи (ЭЦП);

    хеш-функции;

    управление ключами;

    получение скрытой информации;

    квантовая криптография.

Симметричное шифрование - симметричными называются алгоритмы, в которых для шифрования и дешифрования используется один и тот же (известный только отправителю и получателю) секретный ключ.

Распространенные алгоритмы симметричного шифрования:

    AES (англ. Advanced Encryption Standard) - американский стандарт шифрования;

    ГОСТ 28147-89 - отечественный стандарт шифрования данных;

    DES (англ. Data Encryption Standard) - стандарт шифрования данных в США до AES;

    3DES (Triple-DES, тройной DES);

    IDEA (англ. International Data Encryption Algorithm);

    SEED - корейский стандарт шифрования данных;

    Camellia - сертифицированный для использовании в Японии шифр;

    XTEA - наиболее простой в реализации алгоритм .

Асимметричные криптоалгоритмы призваны в первую очередь устранить основной недостаток симметричных криптосистем – сложность управления и распространения ключей.

Основой всех асимметричных криптоалгоритмов является большая вычислительная сложность восстановления открытого текста без знания закрытого ключа.

Примеры асимметричных криптоалгритмов:

    Diffie-Hellmann;

    RSA – Rivest, Shamir, Adelman – основан на сложности задачи разложения на множители больших чисел за короткое время;

    DSA – Digital Signature algorithm, стандарт США;

    ГОСТ Р 34.10 – 94, 2001, стандарты РФ .

В данном реферате подробно рассмотрим ассиметричный криптоалгоритм шифрования – алгоритм RSA.

Основная часть

Алгоритм RSA (буквенная аббревиатура от фамилий Rivest, Shamir и Adleman) – криптографический алгоритм с открытым ключом, основывающийся на вычислительной сложности задачи факторизации больших целых чисел. Криптосистема RSA стала первой системой, пригодной и для шифрования, и для цифровой подписи.

    История создания

Опубликованная в ноябре 1976 года статья Уитфилда Диффи и Мартина Хеллмана «Новые направления в криптографии» перевернула представление о криптографических системах, заложив основы криптографии с открытым ключом. Разработанный впоследствии алгоритм Диффи - Хеллмана позволял двум сторонам получить общий секретный ключ, используя незащищенный канал связи. Однако этот алгоритм не решал проблему аутентификации. Без дополнительных средств пользователи не могли быть уверены, с кем именно они сгенерировали общий секретный ключ.

Изучив эту статью, трое учёных Рональд Ривест (англ. Ronald Linn Rivest), Ади Шамир (англ. Adi Shamir) и Леонард Адлеман (англ. Leonard Adleman) из Массачусетского Технологического Института (MIT) приступили к поискам математической функции, которая бы позволяла реализовать сформулированную Уитфилдом Диффи и Мартином Хеллманом модель криптографической системы с открытым ключом. После работы над более чем 40 возможными вариантами, им удалось найти алгоритм, основанный на различии в том, насколько легко находить большие простые числа и насколько сложно раскладывать на множители произведение двух больших простых чисел, получивший впоследствии название RSA. Система была названа по первым буквам фамилий её создателей.

    Описание алгоритма

Первым этапом любого асимметричного алгоритма является создание пары ключей – открытого и закрытого и распространение открытого ключа "по всему миру".

      Создание ключей

Для алгоритма RSA этап создания ключей состоит из следующих операций:

Число называется открытой экспонентой

      Шифрование и расшифрование

Предположим, отправитель хочет послать получателю сообщение .

Сообщениями являются целые числа в интервале от 0 до , т.е. . На рисунке 1 представлена схема алгоритма RSA.

Рисунок 1 – Схема алгоритма RSA

Алгоритм Отправителя:

Алгоритм Получателя:

Уравнения (1) и (2), на которых основана схема RSA, определяют взаимно обратные преобразования множества .

      Пример использования

В таблице 1 представлен пример использования алгоритма RSA. Отправитель отправил зашифрованное сообщение «111111» и получатель, используя свой закрытый ключ, расшифровал его.

Таблица 1 – Поэтапное выполнение алгоритма RSA

Описание операции

Результат операции

Генерация ключей

Выбрать два простых числа

Вычислить модуль

Вычислить функцию Эйлера

Выбрать открытую экспоненту

Вычислить секретную экспоненту

Шифрование

Выбрать текст для зашифровки

Вычислить шифротекст

Расшифрование

Вычислить исходное сообщение

Заключение

В данном реферате был подробно рассмотрен алгоритм ассиметричного шифрования RSA. Была описана история его создания, описаны алгоритмы создания ключей, шифрования и расшифровки. Также представлен пример практического использования алгоритма RSA.

Список использованных источников

    Семенов Ю.А. Протоколы Internet // М.: Проспект, 2011. – 114 с.

    Беляев А.В. Методы и средства защиты информации // ЧФ СПбГТУ, 2010. – 142с.

    Венбо М. Современная криптография. Теория и практика // М.: Вильямс, 2005. - 768 с.

    Шнайер Б. Прикладная криптография. Протоколы, алгоритмы, исходные тексты // М.: Триумф, 2002. - 816 с.

    Алгоритм RSA // Интернет ресурс: http://ru.wikipedia.org/wiki/Rsa

Допустим, что объект А хочет передать сообщение объекту В в зашифрованном виде. Для этого используем алгоритм RSA. При передаче могут возникнут проблемы из-за или плохую . Для этого нужно использовать методы обнаружения ошибок . Но для разных сетей разные методы.

  • объект В придумывает два любых больших простых числа Р и Q;
  • объект В решает значение модуля N = P × Q;
  • объект В решает функцию Эйлера:φ(N) = (P-1) × (Q-1) ;
    и выбирает любым образом значение открытого ключа K в с учетом условия:1 < K в ≤ φ(N), НОД (K в, φ(N)) = 1
  • объект В решает значение секретного ключа κ в решая алгоритм Евклида когда достигается условие: κ в ≡ K в -1 (mod φ(N)).
  • объект В передает объекту А пару числе (N, K в) по незащищенному пути.
  • Если объект А хочет передать объекту В сообщение М , он должен разбить исходный открытый текст M на блоки, каждый из которых может быть показан в виде: M i = 0, 1, 2, …, N — 1 .
  • Объект А шифрует данные, показаны в виде последовательности чисел M i по формуле: C i = M i K в (mod N) , и отправляет криптограмму C 1 , C 2 , …, C i … объекту В.
  • Пользователь В расшифровывает криптограмму C 1 , C 2 , …, C i … используя секретный ключ κ в по формуле: M i = C i K в (mod N)

При реализации алгоритма на практике, нужно иметь возможность без сильных затрат генерировать большие простые числа, к тому же быстро решать значение ключей.

Пример: шифрование сообщения

Для наглядности вычисления, будем использовать небольшие числа. Но на практике используют очень большие числа (длиной 200-300 десятичных разрядов).

Действия объекта В:

  • Берет Р = 3, Q = 11.
  • Берет модуль N = P × Q = 3 × 11 = 33.
  • Берет значение функции Эйлера для N = 33: φ(N) = (P-1) × (Q-1) = 2 × 10 = 20.
  • Берет в качестве открытого ключа K в произвольное число с учетом условия: 1 < K в ≤ φ(N), НОД (K в, φ(N)) = 1 , допустим K в = 7.
  • Решаем значение секретного ключа κ в используя алгоритм Евклида: κ в ≡ = 3.
  • объект В передает объекту А пару чисел (N = 33, K в = 7).

Действия объекта A:

  • Показывает шифруемое сообщение как последовательность целых чисел в диапазоне 0…32. Допустим буква А представляется как число 1, буква В это 2 и С = 3. Припустим что сообщение С А В можно показать как последовательность числе 321, то есть M 1 = 3, M 2 = 1, M 3 = 2.
  • Шифрует сообщение, М используя ключ K в = 7 и N = 33 по формуле: C i = M i K в (mod N) = M i 7 (mod 3).
  • Получаем:
    • C i = 3 7 (mod 33) = 2187 (mod 33) = 9
    • C i = 1 7 (mod 33) = 1 (mod 33) = 1
    • C i = 2 7 (mod 33) = 128 (mod 33) = 29
  • Передает объекту В криптограмму: C 1 , C 2 , C 3 = 9, 1, 29.

Действия объекта B:

  • Расшифровывает принятую криптограмму C 1 , C 2 , C 3 используя секретный ключ ≡ = 3 по формуле:M i = C i K в (mod N) = C i 3 (mod 3)
    • M 1 = 9 3 (mod 33) = 729 (mod 33) =3.
    • M 2 = 1 3 (mod 33) = 1 (mod 33) =1.
    • M 2 = 29 3 (mod 33) = 24389 (mod 33) =2.

Объект получил исходное сообщение, которое послал объект A.

Шифрование с помощью RSA есть одним из при передачи данных через сеть Интернет. Схема Рабина очень похожа на схему RSA. Криптоалгоритм RSA признан стойким при дине ключа больше 1024 бит. Нужно отметить что алгоритм применяют как для шифрования так и для электронно-цифровой подписи. Нетрудно заметить что в асимметричной криптосистеме RSA количество ключей связано с количеством пользователей линейной зависимостью (N пользователей используют 2 × N ключей), а не квадратичной как это используется в симметричных системах.

Под катом описаны примеры выбора «плохих» параметров шифра RSA.

«Следует подчеркнуть необходимость соблюдения осторожности в выборе модуля RSA (числа n ) для каждого из корреспондентов сети. В связи с этим можно сказать следующее. Читатель может самостоятельно убедиться в том, что зная одну из трех величин p , q или φ(n) , можно легко найти секретный ключ RSA…».

Дополним этот текст. При неудачном выборе модуля шифра RSA, как это сделано в примере пособия, приводимом ниже, можно дешифровать текст и без наличия секретного ключа, т.е. не зная ни одной из трех названных величин.

Для этого достаточно располагать зашифрованным текстом, заданным модулем шифра n , открытым ключом е шифра и выполнить всего три шага атаки «бесключевого чтения». После четвертого атакующего шага устанавливается, что на предыдущем шаге был получен исходный текст, он может быть прочитан. Покажем, насколько просто это делается.

Вначале приведем сам пример со стр. 313-315 из названного пособия.

Пример

Шифрование короткого исходного текстового сообщения: RSA .
Получатель устанавливает шифр с характеристиками n=pq=527 , где р=17 , q=31 и φ(n)=(р –1)(q – 1)=480 . В качестве открытого ключа е выбрано число, взаимно простое с φ(n) , е=7 . Для этого числа с помощью расширенного алгоритма Евклида найдены целые числа u и v , удовлетворяющие соотношению е∙u+φ(n)∙v=1 :

480=7∙68+4,
7=4∙1+3,
4=3∙1+1,
1=4–3∙1=4–(7–4∙1)∙1=4∙2–7∙1=(480–7∙68)∙2–7∙1=480∙2–7∙137,
v=2, u=–137 .

Поскольку –137≡343(mod480) , то d=343 .

Проверка: 7∙343=2401≡1(mod480) .

Текстовое сообщение представляется в виде последовательности чисел, содержащихся в интервале . Для этого буквы R , S и A кодируются пятиразрядными двоичными числами. Используются порядковые номера этих букв в английском алфавите при их двоичном представлении:

R=18 10 =(10010) 2 , S=19 10 =(10011) 2 ,
A=1 10 =(00001) 2 .

Тогда RSA=(100101001100001) 2 . Разбиение текста на блоки ограниченной длины дает представление из двух блоков: RSA=(100101001), (100001)=(М 1 =297, М 2 =33) .

Последовательно шифруются блоки исходного текста М 1 =297 , М 2 =33 :
y 1 =Е k (М 1)=М 1 e ≡297 7 (mod527)=474 .

Здесь воспользовались тем, что:

297 7 =((297 2) 3)297≡(mod527)=(200 3 (mod527)297)(mod527)=474 ,
y 2 =Е k (М 2)=M 2 e ≡33 7 (mod527)=407 .

Шифрованный текст, как и исходный, получаем в виде двух блоков: у 1 =474 ; у 2 =407 .

Расшифрование представляется последовательностью действий D k (y i)=(y i) d =(y i) 343 (mod 527) , i=1,2 .

Вычисления возведения в степень d более удобно проводить, предварительно представляя показатель степени суммой степеней числа 2 , а именно: 343=256+64+16+4+2+1 .

Используя это представление показателя степени d=343 , получаем:

474 2 ≡174(mod527),
474 4 ≡237(mod527),
474 8 ≡307(mod527),
474 16 ≡443(mod527),
474 32 ≡205(mod527),
474 64 ≡392(mod527),
474 128 ≡307(mod527),
474 256 ≡443(mod527),
и окончательно 474 343 (mod527)=(443∙392∙443∙237∙174∙474) (mod527)=297 .

Аналогично вычисляется значение 407 343 (mod527)=33 .

Переход к буквенному представлению расшифрованного сообщения дает: RSA .

После рассмотрения примера в пособии приводятся рассуждения о стойкости системы RSA. Подчеркивается необходимость соблюдения осторожности в выборе модуля шифра RSA (числа n ) для каждого из корреспондентов сети. Указывается на недопустимость игнорирования требований к выбираемым характеристикам системы шифрования. Среди таких требований, к сожалению, не указано то, нарушение которого иллюстрирует приведенный пример.

Атака на шифр RSA

Рассмотрим пример атаки на шифр RSA. Воспользуемся данными примера, приведенного на странице 313-315 в учебном пособии «Основы криптографии» А.П. Алферов, А.Ю. Зубов, А.С. Кузьмин, А.В. Черемушкин, Москва. «Гелиос АРВ», 2001.

Неудачность (недопустимость) выбранных параметров системы в этом примере легко показывается вычислениями, реализующими атаку бесключевого чтения исходного текста. Сущность такой атаки состоит в следующем. Заданы открытый ключ шифра RSA (е=7 , n=527 ) и шифрованный текст. В примере шифрованный текст представлен двумя блоками
у=(у 1 =474, у 2 =407) .

Каждый шифрованный блок атакуется индивидуально, вначале атакуем у 1 =474 , после его дешифрования, атакуем другой блок у 2 =407 .

Далее формируется путем многократного зашифрования с сохранением результатов двух последовательных шагов алгоритма атаки и с использованием открытого ключа последовательность числовых значений у i , у 1 =у имеющийся шифрованный текст.

В алгоритме атаки на шифрованный текст определяется такой номер шага j , для которого y i e j (mod n)=(y i e j–1 (mod n)) e (mod n)=y i , i>1 . Из последнего соотношения видим, что при возведении в степень е значения (y i e j–1 (mod n)) получается начальный шифoртекст y i = у 1 .

Но это и означает, что на этом шаге шифровался открытый текст. Непосредственными вычислениями (их оказывается совсем немного) с использованием экранного калькулятора находим то значение j , при котором цикл шифрования завершается значением y 1 , с которого цикл и был начат.

Атака на первый блок у 1 =474 шифртекста.
Шаг 1 :   474 7 (mod527)=382 ;
Шаг 2 :   382 7 (mod527)=423 ;
Шаг 3 :   423 7 (mod527)=297 ;
Шаг 4 :   на этом шаге шифруется уже найденный исходный текст, но его необходимо выполнить, так как атакующий исходного текста не знает. Признаком завершения атаки является совпадение начального значения шифртекста (474 ) и результата 4-го шага зашифрования. Именно такое совпадение и имеет место.

297 7 (mod527)=474 получили начальный (первый) блок шифртекста. Атака на первый блок завершена успешно у 1 =474 . Предшествующий результат шага 3 равен открытому тексту М 1 =297 .

n=527 r=297 по модулю n=527 . Это записывается так y i =у 1 =297 . Формируем степенные вычеты
(((297 7 (mod527)) 7 (mod527)) 7 (mod527)) 7 =297 .

Атака на второй блок у 2 =407 шифртекста.
Шаг 1 :   407 7 (mod527)=16 ;
Шаг 2 :   16 7 (mod527)=101 ;
Шаг 3 :   101 7 (mod527)=33 ;
Шаг 4 :   33 7 (mod527)=407 .

Вновь на третьем шаге получен блок исходного текста (М 2 =33 ), но атакующему это неизвестно, и он выполняет следующий (четвертый шаг), результат которого (407 ) совпадает с начальным шифртекстом у 2 =407 .

По существу в кольце вычетов по модулю n=527 реализовался короткий цикл обработки вычета r=33 по модулю n=527 . Это записывается так y i =у 2 =33 .
Формируем степенные вычеты ((33 7 (mod527)) 7 (mod527)) 7 (mod527)=33 .

Результат атаки (исходный текст М 1 =297 , М 2 =33 ) получен трехкратным шифрованием заданного шифртекста. Больший успех для атакующего шифртекст трудно представить.

Продолжая обсуждение вопроса о выборе модуля и других параметров шифра, можно добавить, что модуль шифра (n=527 ) некоторые исходные тексты вообще не позволяет шифровать. При этом выбор значения открытого ключа е большой роли не играет. Существуют значения исходных текстов, которые вообще невозможно зашифровать выбранным шифром с модулем n=527 .

Ни на одном из заданных е не удается зашифровать исходные тексты, представляемые числами
187 , 341 , 154 и 373 .

Пример (невозможность шифрования значений некоторых исходных текстов)

Пусть исходные тексты представлены четырьмя блоками y=(y 1 =154, y 2 =187, y 3 =341, y 4 =373) . Экспонента е открытого ключа шифра может быть любым взаимно простым числом с функцией Эйлера φ(n)=φ(527)=480 . Впрочем, для рассматриваемого случая открытый ключ е может быть задан произвольно. Действительно, пусть е=2, 4, 7, 9, 17, 111 тогда:

154 2 (mod527)=1 ;
154 4 (mod527)=1 ;
154 7 (mod527)=154 ;
154 9 (mod527)=154 ;
154 17 (mod527)=154 ;
154 111 (mod527)=154 ;
187 2 (mod527)=187 ;
187 4 (mod527)=187 ;
187 7 (mod527)=187 ;
187 9 (mod527)=187 ;
187 17 (mod527)=187 ;
187 111 (mod527)=187 ;
341 2 (mod527)=341 ;
341 4 (mod527)=1 ;
341 7 (mod527)=341 ;
341 9 (mod527)=341 ;
341 17 (mod527)=341 ;
341 111 (mod527)=341 ;
373 2 (mod527)=1 ;
373 4 (mod527)=373 ;
373 7 (mod527)=373 ;
373 9 (mod527)=373 ;
373 17 (mod527)=373 ;
373 111 (mod527)=373 .

Из рассмотренного примера следует простой вывод. Действительно, к выбору параметров процесса шифрования надо подходить очень внимательно и проводить тщательный предварительный анализ таких параметров. Как это делать - отдельный вопрос, и в рамках этой работы он не рассматривается.

Схема Райвеста - Шамира - Адлемана (RSA) в настоящее время является единственной, получившей широкое признание и практически применяемой схемой шифрования с открытым ключом.

Схема RSA представляет собой блочный шифр, в котором и открытый текст, и шифрованный текст представляются целыми числами из диапазона от 0 до п - 1 для некоторого п.

Открытый текст шифруется блоками, каждый из которых содержит двоичное значение, меньшее некоторого заданного числа п. Это значит, что длина блока должна быть не больше log2(«). На практике длина блока выбирается равной 2 к битам, где 2 к Схема, разработанная Райвестом, Шамиром и Адлеманом, основана на выражениях со степенями. Шифрование и дешифрование для блока открытого текста М и блока шифрованного текста С можно представить в виде следующих формул:

Как отправитель, так и получатель должны знать значение п. Отправитель знает значение е, и только получателю известно значение d. Таким образом, данная схема является алгоритмом шифрования с открытым ключом KU= {е, п), и личным ключом KR = {d, п}.

Чтобы этот алгоритм мог использоваться для шифрования с открытым ключом, должны быть выполнены следующие требования:

Должны существовать такие значения е, d и п, что M ed = M(mod п) для всех М п.

Должны относительно легко вычисляться IVT и С с1 для всех значений М п.

Должно быть практически невозможно определить d по имеющимся ей п.

Проанализируем сначала первое требование, а остальные рассмотрим позже. Необходимо найти соотношение вида

Здесь как нельзя лучше подойдет следствие из теоремы Эйлера: для таких любых двух простых чисел р и q и таких любых двух целых чисел пит, что n=pqn0 и произвольного целого числа к выполняются следующие соотношения:

где ф(я) является функцией Эйлера, значение которой равно числу положительных целых чисел, меньших п и взаимно простых с п.

В случае простых р и q имеем ф(pq) - (р - 1 )(q - 1). Поэтому требуемое соотношение получается при условии

Это эквивалентно следующим соотношениям:

т.е. ей d являются взаимно обратными по модулю ф(я). Обратите внимание, что в соответствии с правилами арифметики в классах вычетов это может иметь место только тогда, когда d (а следовательно и е) является взаимно простым с ф(и). В эквивалентной записи (ф(/7), d)=.

Теперь у нас есть все, чтобы представить схему RSA. Компонентами схемы являются:

р и q - два простых числа (секретные, выбираются);

п - pq (открытое, вычисляется);

такое е , что (ф(я), е) = 1,1 е

d = е л (mod ф(/?)) (секретное, вычисляется).

Личный ключ складывается из {d,n}, а открытый- из {е, п}. Предположим, что пользователь А опубликовал свой открытый ключ, и теперь пользователь В собирается переслать ему сообщение М.

Тогда пользователь В вычисляет шифрованное сообщение

Получив этот шифрованный текст, пользователь А дешифрует его, вычисляя

Имеет смысл привести здесь обоснование этого алгоритма. Были выбраны ей d такие, что

Значит, еЛшеет вид кц>(п)+. Но по следствию теоремы Эйлера, для таких любых двух простых чисел р и qu целых чисел п = pqn М, чтоО выполняются соотношения

Поэтому

Теперь имеем

Таблица 10.1 резюмирует алгоритм RSA, а на рис. 10.1 показан пример его применения. В этом примере ключи вычисляются следующим образом:

  • 1. Выбираются два простых числа: р- 7 wq- 17.
  • 2. Вычисляется п =pq = 7 х 17=119.
  • 3. Вычисляется ф(п) - (р -){q - 1) = 96.
  • 4. Выбирается е , взаимно простое с ф(п) = 96 и меньшее, чем ф(я); в данном случаев = 5.
  • 5. Определяется такое d, что de = 1 (mod 96) и d 96. Соответствующим значением будет d= 77, так как 77 х 5 = 385 = 4 х 96 + 1.
  • 6. В результате получаются открытый ключ KU= (5, 119} и личный ключ KR = {77, 119}.

В данном примере показано использование этих ключей с вводимым открытым текстом М = 19. При шифровании 19 возводится в пятую степень, что в результате дает 2 476 099. В результате деления на 119 определяется остаток, равный 66. Следовательно, 19 5 = 66(mod 119), и поэтому шифрованным текстом будет 66. После дешифрования выясняется, что


Рис. 10.1.

Таблица 10.1

RSА использует два типа ключей - e и d , где e - открытый, a d - секретный. Предположим, что P - исходный текст и C - зашифрованный текст. Алиса использует C = P e mod n , чтобы создать зашифрованный текст C из исходного текста P ; Боб использует P = C d mod n , чтобы извлечь исходный текст (файл), переданный Алисой. Модулей n создается очень большое количество с помощью процесса генерации ключей, который мы обсудим позже.

Для шифрования и дешифрования применяют возведение в степень по модулю. Как мы уже обсуждали в лекциях 12-13, при использовании быстрого алгоритма возведение в степень по модулю выполнимо в полиномиальное время. Однако нахождение модульного логарифма так же сложно, как и разложение числа по модулю. Для него нет алгоритма с полиномиальным временем. Это означает, что Алиса может зашифровать сообщение общедоступным ключом (e) в полиномиальное время. Боб также может расшифровать его в полиномиальное время (потому что он знает d ). Но Ева не может расшифровать это сообщение, потому что она должна была бы вычислить корень e -той степени из C с использованием модульной арифметики. Рисунок 14.5 показывает идею RSA .


Рис. 14.5.

Другими словами, Алиса использует одностороннюю функцию (возведение в степень по модулю) с лазейкой, известной только Бобу. Ева не знает лазейку, поэтому не может расшифровать сообщение. Если когда-нибудь найдут полиномиальный алгоритм для модуля вычисления корня e -той степени из n , то возведение в степень по модулю n не будет больше односторонней функцией.

Процедура

Рисунок 14.6 показывает общую идею процедуры, используемой в RSA .

RSA использует возведение в степень по модулю для шифрования/дешифрования. Для того чтобы атаковать закрытый текст, Ева должна вычислить


Рис. 14.6.
Две алгебраические структуры

RSA использует две алгебраических структуры: кольцо и группу.

Кольца шифрования/дешифрования . Шифрование и дешифрование сделаны с использованием коммутативного кольца с двумя арифметическими операциями: сложение и умножение. В RSA это кольцо общедоступно, потому что модуль n общедоступен. Любой может послать сообщение Бобу, используя это кольцо для шифрования.

Группы генерирования ключей . RSA использует мультипликативную группу для генерации ключей. Группа поддерживает только умножение и деление (мультипликативную инверсию), которые необходимы для того, чтобы создать открытые и секретные ключи. Эту группу надо скрыть, потому что ее модуль является секретным. Мы увидим, что если Ева найдет этот модуль, она сможет легко атаковать криптографическую систему.

RSA использует две алгебраических структуры: открытое кольцо R = < Z n , +, x > и секретную группу G = < Z (n)* , x > .

Генерация ключей

Боб использует шаги, показанные в алгоритме 14.2 , чтобы создать свои открытый и секретный ключи. После генерации ключей Боб объявляет кортеж (e, n) как свой открытый ключ доступа: Боб сохраняет d как свой секретный ключ. Боб может отказаться от p, q и ; они не могут изменить его секретный ключ, не изменяя модуль. Для безопасности рекомендуется размер для каждого простого p или q - 512 бит (почти 154 десятичные цифры). Это определяет размер модуля, n 1024 бита (309 цифр).

14.2. RSA-генерация ключей

В RSA кортеж (e, n) - открытый ключ доступа; целое число d - секретный ключ .

Шифрование

Передать сообщение Бобу может любой, используя его открытый ключ доступа. Шифрование в RSA может быть выполнено с использованием алгоритма с полиномиальной сложностью по времени, как показано в алгоритме 14.3 . Быстрый алгоритм возведения в степень был рассмотрен в лекциях 12-13. Размер исходного текста должен быть меньше чем n ; если размер исходного текста больше, то он должен быть разделен на блоки.

Похожие статьи