RSA的密钥d计算(辗转相除法) c++算法实现

                               RSA的密钥d计算(辗转相除法) c++算法实现

先亮剑,c++的代码实现:

int calc_d(int e, int n) {
	if (e == 1||n==1) return 1;
	int d1 = calc_d(e%n, n%e);
	return d1 - n / e * ((1 - e * d1) / (n%e));
}

RSA算法规定:

p*q =N
(p-1) * (q-1) = n
e*d ≡(1 mod n)

其中在e和n已知的情况下,求d

例:令p=47,q=71,求用RSA算法加密的公钥和私钥。

计算如下:
(1)n=pq=47*71=3337;

(2)φ(n)=(p-1)*(q-1)=46*70=3220;

(3)随机选取e=79(满足与3220互质的条件);

(4)则私钥d应该满足:79*d mod 3220 = 1;

d如何解??

79*d mod 3220 = 1等价于存在一个整数k,使得79*d+3220*k=1

79*d+3220*k=1    拆解为    79*d+(79*40+60)*k=1    化简为79*(d+40*k)+60*k=1  记为79*d1+60*k=1 且d = d1-40*k

也就是说,我只要计算出79*d1+60*k=1的d1和k,就可以计算出79*d+3220*k=1的d和k,计算出d1,d即为d1-40*k

好,我们继续碾转

79*d1+60*k=1      拆解为    (60+19)*d1+60*k=1       化简为19*d1+60*(k+d1)=1   记为19*d1+60*k1=1 且k=k1-d1

19*d1+60*k1=1    拆解为   19*d1+(3*19+3)*k1=1     化简为19*(d1+3*k1)+3*k1=1记为19*d2+3*k1=1   且d1=d2-3*k1

19*d2+3*k1=1      拆解为    (3*6+1)*d2+3*k1=1        化简为d2+3*(k1+6*d2)=1     记为d2+3*k2=1         且k1=k2-6*d2

到此就结束了,最终化为d2+3*k2=1,当k2取0时候,d2其值为1,满足该式子

因此k2=0,d2=1,将其值带入,计算易得k1=0-6*1=-6,d1=1-3*-6=19,k=-6-19=-25,d=19-40*-25=1019

验算下:k=-25,d=1019带入79*d+3220*k=1 ,验算成立

 

上面的实例是为了入手,现在进行纯粹的公式推导

要想计算关于e,n的对应的d,n和e肯定是互质的,因此不会有0或者n=e这些情况的

问题为:存在整数k,使得e*d+n*k=1,求d

记函数f(e,n)是求d函数,所以d=f(e,n)

下面的/是指整数除法,计算的商向下取整

当假设n比e大

e*d+n*k=1拆解为e*d+(n/e*e+n%e)*k=1 化简为e*(d+n/e*k)+(n%e)*k=1,记为e*d1+(n%e)*k=1,且d=d1-n/e*k

e*d1+(n%e)*k=1用函数表示为d1=f(e,n%e),由于n比e大,可以写为d1 = f(e%n,n%e),d=d1-n/e*k

因为e*d1+(n%e)*k=1,所以k=(1-e*d1)/(n%e), 所以d=d1-n/e*((1-e*d1)/(n%e))

因此d=d1-n/e*((1-e*d1)/(n%e))           =>    f(e,n)=f(e%n,n%e)-n/e*((1-e*f(e%n,n%e))/(n%e)) 

当假设n比e小:

e*d+n*k=1拆解为(e/n*n+e%n)*d+n*k=1化简为(e%n)*d+n*(e/n*d+k)=1, 记为(e%n)*d+n*k1=1,且k=k1-e/n*d+k

(e%n)*d+n*k1=1用函数表示为d=f(e%n,n), 由于e比n大,可以写为d=f(e%n,n%e)

因此d=f(e%n,n%e),因为e比n大,所以n/e为0,即d=f(e%n,n%e)=f(e%n,n%e)-n/e*((1-e*f(e%n,n%e))/(n%e)) 

由此,无论n比e大还是e比n大,其公式都可以用f(e,n)=f(e%n,n%e)-n/e*((1-e*f(e%n,n%e))/(n%e)) 表示

那什么时候结束呢?

这个就是什么时候是显而易见,一眼就可以看出d值的时候,

如e为1时候,k只要取0,e*d+n*k=1,显然d的值为1

如果n为1时候,d取啥整数值都可以,因为都存在k=1-e*d使公式成立,为了方便,d取1好了

因此因为e和n是互质的,e和n在碾转相除的时候,比然会出现一个为1,此时d值取1即可

推导结论:

当n或者e为1时候:d=1

否则d=f(e%n,n%e)-n/e*((1-e*f(e%n,n%e))/(n%e)) ,其中f(e,n)是求d函数,/是除法的商向下取整

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