91626

Алгоритм RSA

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Они воспользовались тем фактом, что нахождение больших простых чисел в вычислительном отношении осуществляется легко, но разложение на множители произведения двух таких чисел практически невыполнимо. Доказано (теорема Рабина), что раскрытие шифра RSA эквивалентно такому разложению.

Русский

2015-07-21

43.06 KB

0 чел.

Алгоритм RSA

Несмотря на довольно большое число различных СОК, наиболее популярна - криптосистема RSA, разработанная в 1977 году и получившая название в честь ее создателей: Рона Ривеста, Ади Шамира и Леонарда Эйдельмана.

Они воспользовались тем фактом, что нахождение больших простых чисел в вычислительном отношении осуществляется легко, но разложение на множители произведения двух таких чисел практически невыполнимо. Доказано (теорема Рабина), что раскрытие шифра RSA эквивалентно такому разложению. Поэтому для любой длины ключа можно дать нижнюю оценку числа операций для раскрытия шифра, а с учетом производительности современных компьютеров оценить и необходимое на это время.

Возможность гарантированно оценить защищенность алгоритма RSA стала одной из причин популярности этой СОК на фоне десятков других схем. Поэтому алгоритм RSA используется в банковских компьютерных сетях, особенно для работы с удаленными клиентами (обслуживание кредитных карточек).

В настоящее время алгоритм RSA используется во многих стандартах, среди которых SSL, S-HHTР, S-MIME, S/WAN, STT и РCT.

Рассмотрим математические результаты, положенные в основу этого алгоритма.

Теорема 1. (Малая теорема Ферма.)

Если р - простое число, то

xр-1 = 1 (mod р) (1)

для любого х, простого относительно р, и

xр = х (mod р) (2)

для любого х.

Доказательство. Достаточно доказать справедливость уравнений (1) и (2) для хZр. Проведем доказательство методом индукции.

Очевидно, что уравнение (8.2.2) выполняется при х=0 и 1. Далее

xр=(x-1+1)р= C(р,j)(x-1)j=(x-1)р+1 (mod р),

0jр

так как C(р,j)=0(mod р) при 0<j<р. С учетом этого неравенства и предложений метода доказательства по индукции теорема доказана.

Определение. Функцией Эйлера (n) называется число положительных целых, меньших n и простых относительно n.

n

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

(n)

1

2

2

3

2

6

4

6

4

10

4

Теорема 2. Если n=рq, (р и q - отличные друг от друга простые числа), то

(n)=(р-1)(q-1).

Теорема 3. Если n=рq, (р и q - отличные друг от друга простые числа) и х - простое относительно р и q, то

x(n) = 1 (mod n).

Следствие . Если n=рq, (р и q - отличные друг от друга простые числа) и е простое относительно (n), то отображение

Еe,n: xxe (mod n)

является взаимно однозначным на Zn.

Очевиден и тот факт, что если е - простое относительно (n), то существует целое d, такое, что

ed = 1 (mod (n)) (3)

На этих математических фактах и основан популярный алгоритм RSA.

Пусть n=рq, где р и q - различные простые числа. Если e и d удовлетворяют уравнению (8.2.3), то отображения Еe,n и Еd,n являются инверсиями на Zn. Как Еe,n, так и Еd,n легко рассчитываются, когда известны e, d, р, q. Если известны e и n, но р и q неизвестны, то Еe,n представляет собой одностороннюю функцию; нахождение Еd,n по заданному n равносильно разложению n. Если р и q - достаточно большие простые, то разложение n практически не осуществимо. Это и заложено в основу системы шифрования RSA.

Пользователь i выбирает пару различных простых рi и qi и рассчитывает пару целых (ei, di), которые являются простыми относительно (ni), где ni=рi qi . Справочная таблица содержит публичные ключи {(ei ,ni)}.

Предположим, что исходный текст

x =(x0, x1, ..., xn-1), xZn , 0 i < n,

сначала представлен по основанию ni :

N = c0+ci ni+....

Пользователь i зашифровывает текст при передаче его пользователю j, применяя к n отображение Edi,ni :

N Edi,ni n = n'.

Пользователь j производит дешифрование n', применяя Eei,ni :

N' Eei,ni n'= Eei,ni Edi,ni n = n .

Очевидно, для того чтобы найти инверсию Edi,ni по отношению к Eei,ni, требуется знание множителей n=рi qi. Время выполнения наилучших из известных алгоритмов разложения при n=10100 на сегодняшний день выходит за пределы современных технологических возможностей.

Рассмотрим небольшой пример, иллюстрирующий применение алгоритма RSA.

Пример Зашифруем сообщение "САВ". Для простоты будем использовать маленькие числа (на практике применяются гораздо большие).

  1. Выберем р=3 и q=11.
  2. Определим n=3*11=33.
  3. Найдем (р-1)(q-1)=20. Следовательно, в качестве d, взаимно простое с 20, например, d=3.
  4. Выберем число е. В качестве такого числа может быть взято любое число, для которого удовлетворяется соотношение (е*3) (mod 20) = 1, например 7.
  5. Представим шифруемое сообщение как последовательность целых чисел с помощью отображения: А1, В2, С3. Тогда сообщение принимает вид (3,1,2). Зашифруем сообщение с помощью ключа {7,33}.

ШТ1 = (37) (mod 33) = 2187 (mod 33) = 9,

ШТ2 = (17) (mod 33) = 1 (mod 33) = 1,

ШТ3 = (27) (mod 33) = 128 (mod 33) = 29.

  1. Расшифруем полученное зашифрованное сообщение (9,1,29) на основе закрытого ключа {3,33}:

ИТ1 = (93) (mod 33) = 729 (mod 33) = 3,

ИТ2= (13) (mod 33) = 1 (mod 33) = 1,

ИТ3 = (293) (mod 33) = 24389 (mod 33) = 2.

Итак, в реальных системах алгоритм RSA реализуется следующим образом: каждый пользователь выбирает два больших простых числа, и в соответствии с описанным выше алгоритмом выбирает два простых числа e и d. Как результат умножения первых двух чисел (р и q) устанавливается n.

{e,n} образует открытый ключ, а {d,n} - закрытый (хотя можно взять и наоборот).

Открытый ключ публикуется и доступен каждому, кто желает послать владельцу ключа сообщение, которое зашифровывается указанным алгоритмом. После шифрования, сообщение невозможно раскрыть с помощью открытого ключа. Владелец же закрытого ключа без труда может расшифровать принятое сообщение.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79726. Право и государство, их соотношение и взаимодействие. Понятие источников (форм) права 58 KB
  Какое выражение вам кажется более правильным: «Где общество, там и право» или «Где государство, там и право?». Сделаем вывод, что право существует далеко не во всяком обществе, в то время как ни одно государство не может существовать без установленных им правовых норм
79727. Реализация продукции 86 KB
  Реализация продукции Учет реализации продукции по мере оплаты Учет реализации продукции по мере отгрузкиУчет реализации по договору мены Учет реализации продукции ниже себестоимости Реализация продукции осуществляется в соответствии с заключенными с покупателями договорами в которых указан ассортимент срок отгрузки количество и качество продукции цена форма расчетов. Целью отражения хозяйственных операций по реализации продукции на счетах бухгалтерского учета является выявление финансового результата от реализации продукции. Расчет...
79728. Розничная торговля 63.5 KB
  Розничная торговля Поступление товаров на предприятие розничной торговли Бухгалтерский учет скидок на предприятии розничной торговлиСинтетический и аналитический учет реализации в розницу Расчет торговой наценки Учет продажи населению товаров в кредит Поступление товаров на предприятие розничной торговли Учет товаров разрешается вести по покупным или продажным ценам. Так как в розничной торговле нет возможности вести учет по конкретному ассортименту и количеству проданного товара то целесообразно применять способ учета товаров по...
79729. Учет валютных операций 113 KB
  В соответствии с ПБУ 3 95 валютные операции отражаются в учете в двух оценках: в валюте расчетов; в рублях. Технически это достигается разными способами: составлением двух комплектов учетных регистров один в валюте другой в рублях; указанием каждой суммы дробью: в числителе указывается валюта а в знаменателе рубли и др. Пересчет иностранной валюты в рубли осуществляется на основании соответствующих валютных курсов: официального котируемого Центральным банком Российской Федерации валютных бирж коммерческих банков и др....
79730. Учет долгосрочных и краткосрочных финансовых вложений 100.5 KB
  Учет долгосрочных и краткосрочных финансовых вложений Понятие ценных бумаг Приобретение ценных бумаг Доведение покупной стоимости до номинала Увеличение размера уставного капитала АО в связи с увеличением номинальной стоимости акций Резервы под обесценение вложений в ценные бумаги Доходы по ценным бумагам Учет реализации погашение выбытие Учет операций с векселями 1. Понятие ценных бумаг В соответствии с действующим законодательством ценная бумага это документ удостоверяющий при соблюдении установленной формы и обязательных...
79731. Учет долгосрочных инвестиций 81.5 KB
  Долгосрочные инвестиции предприятия связаны с осуществлением капитального строительства в форме нового строительства а также реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий и объектов непроизводственной сферы с приобретением зданий сооружений оборудования и других отдельных объектов основных средств с приобретением земельных участков и объектов природопользования с приобретением и созданием объектов нематериального характера. Для выполнения строительномонтажных работ подрядным способом предприятие заключает договор...
79732. Учет затрат на производство и калькулирование себестоимости продукции 105.5 KB
  Учет затрат на производство и калькулирование себестоимости продукции Задачи учета затрат на производство и калькулирование себестоимости продукции. Варианты учета затрат. Характеристика учет и распределение затрат вспомогательных производств. Методы учета затрат на производство продукции и калькулирование себестоимости продукции.
79733. Учет издержек обращения 60 KB
  Учет издержек обращения Задачи и классификация издержек обращения Учет транспортных расходов Учет расходов связанных с товарными запасами Учет расходов связанных с основными средствами Учет расходов на оплату труда и социальные нужды. Учет издержек обращения относящихся к реализованным товарам Задачи и классификация издержек обращения Издержки обращения – это затраты материальных денежных и трудовых ресурсов связанные с переводом товаров из сферы производства в сферу потребления. Издержки обращения относятся к категории затрат...
79734. Учет реализации товаров в организации оптовой торговли 43 KB
  Учет реализации товаров в организации оптовой торговли Формы оптовой реализации товаров Учет реализации в момент оплаты товаров. Учет реализации в момент отгрузки товаров. Учет реализации товаров транзитом Формы оптовой реализации товаров Различают две основные формы оптовой реализации товаров: реализация товаров со складов складской оборот; реализация товаров транзитом транзитный оборот. Реализация товаров транзитом в свою очередь применяется как с участием так и без участия оптового предприятия в расчетах.