C语言经典算法之RSA算法(简单展示)

目录

前言

A.建议:

B.简介:

一 代码实现

A.RSA算法的基本步骤

B.C语言实现注意事项

二 时空复杂度

A.时间复杂度:

密钥生成:

加密:

解密:

B.空间复杂度:

C.总结

三 优缺点

A.优点:

B.缺点:

四 现实中的应用


前言

A.建议:

1.学习算法最重要的是理解算法的每一步,而不是记住算法。

2.建议读者学习算法的时候,自己手动一步一步地运行算法。

B.简介:

RSA算法是一种非对称加密算法,由Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman在1977年发明,是当今广泛应用的一种密码学标准。

一 代码实现

在C语言中实现RSA算法通常涉及以下步骤:

A.RSA算法的基本步骤
  1. 密钥生成

    • 选择两个大素数 pq。这两个素数越大,安全性越高。
    • 计算它们的乘积n = p * q,这将成为公开 modulus(模数)。
    • 计算欧拉函数值 φ(n) = (p-1) * (q-1),这是关键的一个值,所有小于 n 并且与 n 互质的数的个数。
    • 选择一个整数 e,满足 1 < e < φ(n) 并且 eφ(n) 互质。通常 e 选择为65537或其他较小的质数以提高效率。
    • 根据扩展欧几里得算法计算 e 对于 φ(n) 的模反元素 d,即找到一个整数 d 使得 (e * d) mod φ(n) = 1
  2. 公钥和私钥

    • 公钥由一对数值组成:ne
    • 私钥由另外一对数值组成:nd
  3. 加密

    • 将明文消息表示为一个整数 M(通常需要通过某种方式将原始数据编码为整数,如使用ASCII或某种约定的转换方式),并确保 0 <= M < n
    • 加密过程:密文 C 通过计算 C \equiv M^e mod n 得到。
  4. 解密

    • 解密时用私钥 (nd) 来还原原始消息:M \equiv C^d mod n
B.C语言实现注意事项

在C语言中实现RSA,由于标准库不直接支持大整数运算

以下是RSA加密算法C语言实现的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <math.h> typedef struct { int p; int q; int n; int e; int d; } KeyPair; int gcd(int a, int b) { int r; while (b > 0) { r = a % b; a = b; b = r; } return a; } int isPrime(int n) { int i; if (n <= 1) { return 0; } for (i = 2; i <= sqrt(n); i++) { if (n % i == 0) { return 0; } } return 1; } int generatePrime() { int p; do { p = rand() % 100 + 2; } while (!isPrime(p)); return p; } int generateE(int phi) { int e; do { e = rand() % phi; } while (gcd(e, phi) != 1); return e; } int modExp(int base, int exp, int mod) { int result = 1; while (exp > 0) { if (exp % 2 == 1) { result = (result * base) % mod; } base = (base * base) % mod; exp /= 2; } return result; } int generateD(int e, int phi) { int d = 0; while ((d * e) % phi != 1) { d++; } return d; } KeyPair generateKeyPair() { KeyPair keyPair; int p, q, phi; p = generatePrime(); q = generatePrime(); while (q == p) { q = generatePrime(); } keyPair.p = p; keyPair.q = q; keyPair.n = p * q; phi = (p - 1) * (q - 1); keyPair.e = generateE(phi); keyPair.d = generateD(keyPair.e, phi); return keyPair; } int encrypt(int message, int e, int n) { return modExp(message, e, n); } int decrypt(int cipherText, int d, int n) { return modExp(cipherText, d, n); } int main() { int message = 123; KeyPair keyPair = generateKeyPair(); int cipherText = encrypt(message, keyPair.e, keyPair.n); int decryptedMessage = decrypt(cipherText, keyPair.d, keyPair.n); printf("Original message: %d\n", message); printf("Cipher text: %d\n", cipherText); printf("Decrypted message: %d\n", decryptedMessage); return 0; } ``` 运行程序,输出如下: ``` Original message: 123 Cipher text: 3483 Decrypted message: 123 ``` 以上代码仅作为示例,实际应用中需要考虑更多因素,如生成大素数的效率、密钥的保存和传输、padding等。
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