java-信息安全(四)-非對稱加密算法001-RSA


一、概述

1.1、非對稱加密算法

  非對稱加密算法需要兩個密鑰:公開密鑰(publickey:簡稱公鑰)和私有密鑰(privatekey:簡稱私鑰)。公鑰與私鑰是一對,如果用公鑰對數據進行加密,只有用對應的私鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰,所以這種算法叫作非對稱加密算法。

  非對稱加密算法實現機密信息交換的基本過程是:甲方生成一對密鑰並將公鑰公開,需要向甲方發送信息的其他角色(乙方)使用該密鑰(甲方的公鑰)對機密信息進行加密后再發送給甲方;甲方再用自己私鑰對加密后的信息進行解密。甲方想要回復乙方時正好相反,使用乙方的公鑰對數據進行加密,同理,乙方使用自己的私鑰來進行解密。

1.2、工作原理

  1.A要向B發送信息,A和B都要產生一對用於加密和解密的公鑰和私鑰。
  2.A的私鑰保密,A的公鑰告訴B;B的私鑰保密,B的公鑰告訴A。
  3.A要給B發送信息時,A用B的公鑰加密信息,因為A知道B的公鑰。
  4.A將這個消息發給B(已經用B的公鑰加密消息)。
  5.B收到這個消息后,B用自己的私鑰解密A的消息。其他所有收到這個報文的人都無法解密,因為只有B才有B的私鑰。

1.3、主要

  RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC(橢圓曲線加密算法)。

二、RSA

  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。

  RSA算法基於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。

  RSA公開密鑰密碼體制。所謂的公開密鑰密碼體制就是使用不同的加密密鑰與解密密鑰,是一種“由已知加密密鑰推導出解密密鑰在計算上是不可行的”密碼體制。

  在公開密鑰密碼體制中,加密密鑰(即公開密鑰)PK是公開信息,而解密密鑰(即秘密密鑰)SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公開的。雖然解密密鑰SK是由公開密鑰PK決定的,但卻不能根據PK計算出SK。

  正是基於這種理論,1978年出現了著名的RSA算法,它通常是先生成一對RSA 密鑰,其中之一是保密密鑰,由用戶保存;另一個為公開密鑰,可對外公開,甚至可在網絡服務器中注冊。為提高保密強度,RSA密鑰至少為500位長,一般推薦使用1024位。這就使加密的計算量很大。為減少計算量,在傳送信息時,常采用傳統加密方法與公開密鑰加密方法相結合的方式,即信息采用改進的DES或IDEA對話密鑰加密,然后使用RSA密鑰加密對話密鑰和信息摘要。對方收到信息后,用不同的密鑰解密並可核對信息摘要。

  RSA密鑰長度隨着保密級別提高,增加很快。下表列出了對同一安全級別所對應的密鑰長度。

保密級別
對稱密鑰長度(bit)
RSA密鑰長度(bit)
ECC密鑰長度(bit)
保密年限
80
80
1024
160
2010
112
112
2048
224
2030
128
128
3072
256
2040
192
192
7680
384
2080
256
256
15360
512
2120

2.1、基本流程

  (1)乙方生成兩把密鑰(公鑰和私鑰)。公鑰是公開的,任何人都可以獲得,私鑰則是保密的。

  (2)甲方獲取乙方的公鑰,然后用它對信息加密。

  (3)乙方得到加密后的信息,用私鑰解密。 

2.2、示例代碼

代碼地址:https://github.com/bjlhx15/algorithm-sign.git

2.3、原理

算法

 


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