本文实例讲述了Python 25行代码实现的RSA算法。分享给大家供大家参考,具体如下:
网络上很多关于RSA算法的原理介绍,但是翻来翻去就是没有一个靠谱的算法实现,即使有代码介绍,也都是直接调用JDK或者Python代码包中的API实现,或者即使有代码也都写得特别烂。无形中让人感觉RSA加密算法竟然这么高深,然后就看不下去了。还有我发现对于“大整数的幂次乘方取模”竟然采用直接计算的幂次的值,再取模,类似于(2 ^ 1024) ^ (2 ^ 1024),这样的计算就直接去计算了,我不知道各位博主有没有运行他们的代码???知道这个数字有多大吗?这么说吧,把全宇宙中的物质都做成硬盘都放不下,更何况你的512内存的电脑。所以我说他们的代码只可远观而不可亵玩已。
于是我用了2天时间,没有去参考网上的代码重新开始把RSA算法的代码完全实现了一遍以后发现代码竟然这么少,25行就全部搞定。为了方便整数的计算,我使用了Python语言。为什么用Python?因为Python在数值计算上比较直观,而Java语言需要用到BigInteger类,数值的计算都是用方法调用,所以使用起来比较麻烦。如果有同学对我得代码感兴趣的话,先二话不说,不管3X7=22,把代码粘贴进pydev中运行一遍,是驴是马拉出来溜溜。看不懂可以私信我,我就把代码具体讲讲,如果本文章没有人感兴趣,我就不做讲解了。
RSA算法的步骤主要有以下几个步骤:
①、选择 p、q两个超级大的质数
②、令n = p * q。取 φ(n) =(p-1) * (q-1)。
③、取 e ∈ 1 < e < φ(n) ,( n , e )为公钥对
④、令 ed mod φ(n) = 1,取得d,( n , d ) 为私钥对。 利用扩展欧几里的算法进行计算。
⑤、销毁 p、q。密文 = 明文 ^ e mod n , 明文 = 密文 ^ d mod n。利用蒙哥马利方法进行计算
代码主要涉及到三个Python可执行文件:计算最大公约数、大整数幂取模算法、公钥私钥生成及加解密。这三个文件构成了RSA算法的核心。
前方高能,我要开始装逼了。看不懂的童鞋请绕道,先去看看理论,具体内容如下:
1. 计算最大公约数
2. 超大整数的超大整数次幂取超大整数模算法(好拗口,哈哈,不拗口一点就显示不出这个算法的超级牛逼之处)
3. 公钥私钥生成
1、计算最大公约数与扩展欧几里得算法
gcd.py文件,gcd方法用来计算两个整数的最大公约数。ext_gcd是扩展欧几里得方法的计算公式。
# -*- coding: utf-8 -*- # 求两个数字的最大公约数(欧几里得算法) def gcd(a, b): if b == 0: return a else: return gcd(b, a % b) ''' 扩展欧几里的算法 计算 ax + by = 1中的x与y的整数解(a与b互质) ''' def ext_gcd(a, b): if b == 0: x1 = 1 y1 = 0 x = x1 y = y1 r = a return r, x, y else: r, x1, y1 = ext_gcd(b, a % b) x = y1 y = x1 - a / b * y1 return r, x, y
2、大整数幂取模算法
exponentiation.py文件,主要用于计算超大整数超大次幂然后对超大的整数取模。我在网上查询到这个算法叫做“蒙哥马利算法”。
# -*- coding: utf-8 -*- ''' 超大整数超大次幂然后对超大的整数取模 (base ^ exponent) mod n ''' def exp_mode(base, exponent, n): bin_array = bin(exponent)[2:][::-1] r = len(bin_array) base_array = [] pre_base = base base_array.append(pre_base) for _ in range(r - 1): next_base = (pre_base * pre_base) % n base_array.append(next_base) pre_base = next_base a_w_b = __multi(base_array, bin_array) return a_w_b % n def __multi(array, bin_array): result = 1 for index in range(len(array)): a = array[index] if not int(bin_array[index]): continue result *= a return result
有同学就不服了,说是我为啥不把这个幂次的数字计算出来,再取模。我说这样做,理论上是对的,但是实际上行不通。因为:一个2048位的数字的2048位次的幂,计算出来了以后,这个数字很可能把全宇宙的物质都做成硬盘也放不下。不懂的童鞋请私信我。所以需要用“蒙哥马利算法”进行优化。
3、公钥私钥生成
rsa.py,生成公钥、私钥、并对信息加密解密。
# -*- coding: utf-8 -*- from gcd import ext_gcd from exponentiation import exp_mode # 生成公钥私钥,p、q为两个超大质数 def gen_key(p, q): n = p * q fy = (p - 1) * (q - 1) # 计算与n互质的整数个数 欧拉函数 e = 3889 # 选取e 一般选取65537 # generate d a = e b = fy r, x, y = ext_gcd(a, b) print x # 计算出的x不能是负数,如果是负数,说明p、q、e选取失败,一般情况下e选取65537 d = x # 返回: 公钥 私钥 return (n, e), (n, d) # 加密 m是被加密的信息 加密成为c def encrypt(m, pubkey): n = pubkey[0] e = pubkey[1] c = exp_mode(m, e, n) return c # 解密 c是密文,解密为明文m def decrypt(c, selfkey): n = selfkey[0] d = selfkey[1] m = exp_mode(c, d, n) return m if __name__ == "__main__": '''公钥私钥中用到的两个大质数p,q''' p = 106697219132480173106064317148705638676529121742557567770857687729397446898790451577487723991083173010242416863238099716044775658681981821407922722052778958942891831033512463262741053961681512908218003840408526915629689432111480588966800949428079015682624591636010678691927285321708935076221951173426894836169 q = 144819424465842307806353672547344125290716753535239658417883828941232509622838692761917211806963011168822281666033695157426515864265527046213326145174398018859056439431422867957079149967592078894410082695714160599647180947207504108618794637872261572262805565517756922288320779308895819726074229154002310375209 '''生成公钥私钥''' pubkey, selfkey = gen_key(p, q) '''需要被加密的信息转化成数字,长度小于秘钥n的长度,如果信息长度大于n的长度,那么分段进行加密,分段解密即可。''' m = 1356205320457610288745198967657644166379972189839804389074591563666634066646564410685955217825048626066190866536592405966964024022236587593447122392540038493893121248948780525117822889230574978651418075403357439692743398250207060920929117606033490559159560987768768324823011579283223392964454439904542675637683985296529882973798752471233683249209762843835985174607047556306705224118165162905676610067022517682197138138621344578050034245933990790845007906416093198845798901781830868021761765904777531676765131379495584915533823288125255520904108500256867069512326595285549579378834222350197662163243932424184772115345 '''信息加密''' c = encrypt(m, pubkey) print c '''信息解密''' d = decrypt(c, selfkey) print d
代码就是这么简单,RSA算法就是这么任性。代码去除掉没用的注释或者引用,总长度不会超过25行,有疑问的我们掰扯掰扯。
实测:秘钥长度在2048位的时候,我的thinkpad笔记本T440上面、python2.7环境的运行时间是4秒,1024位的时候是1秒。说明了RSA加密算法的算法复杂度应该是O(N^2),其中n是秘钥长度。不知道能不能优化到O(NlogN)
PS:关于加密解密感兴趣的朋友还可以参考本站在线工具:
在线RSA加密/解密工具:
http://tools.jb51.net/password/rsa_encode
文字在线加密解密工具(包含AES、DES、RC4等):
http://tools.jb51.net/password/txt_encode
MD5在线加密工具:
http://tools.jb51.net/password/CreateMD5Password
在线散列/哈希算法加密工具:
http://tools.jb51.net/password/hash_encrypt
在线MD5/hash/SHA-1/SHA-2/SHA-256/SHA-512/SHA-3/RIPEMD-160加密工具:
http://tools.jb51.net/password/hash_md5_sha
在线sha1/sha224/sha256/sha384/sha512加密工具:
http://tools.jb51.net/password/sha_encode
更多关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《Python加密解密算法与技巧总结》、《Python编码操作技巧总结》、《Python数据结构与算法教程》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》及《Python入门与进阶经典教程》
希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。
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稳了!魔兽国服回归的3条重磅消息!官宣时间再确认!
昨天有一位朋友在大神群里分享,自己亚服账号被封号之后居然弹出了国服的封号信息对话框。
这里面让他访问的是一个国服的战网网址,com.cn和后面的zh都非常明白地表明这就是国服战网。
而他在复制这个网址并且进行登录之后,确实是网易的网址,也就是我们熟悉的停服之后国服发布的暴雪游戏产品运营到期开放退款的说明。这是一件比较奇怪的事情,因为以前都没有出现这样的情况,现在突然提示跳转到国服战网的网址,是不是说明了简体中文客户端已经开始进行更新了呢?
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