“ 原文作者:一缕清风扬万里
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要讲逆向,那么肯定少不了密码学,因为所有的逆向(攻防)都是对已加密的数据进行解密。所以我们必须初步了解加密的方式有哪些,毕竟知己知彼,才能百战百胜。
接下来,我将从以下四方面来讲述密码学相关的内容: 1、什么是密码学 2、RSA数学原理 3、RSA终端命令 4、总结
1、什么是密码学
密码学的历史大致可以追溯到两千年前,相传古罗马名将凯撒大帝为了防止敌方截获情报,用密码传送情报。凯撒的做法很简单,就是对二十几个罗马字母建立一张对应表。这样,如果不知道密码本,即使截获一段信息也看不懂。
从凯撒大帝时代到上世纪70年代这段很长的时间里,密码学的发展非常的缓慢,因为设计者基本上靠经验。没有运用数学原理。
在1976年以前,所有的加密方法都是同一种模式:加密、解密使用同一种算法。在交互数据的时候,彼此通信的双方就必须将规则告诉对方,否则没法解密。那么加密和解密的规则(简称密钥),它保护就显得尤其重 要。传递密钥就成为了最大的隐患。这种加密方式被成为对称加密算法(symmetric encryption algorithm)。
1976年,两位美国计算机学家 迪菲(W.Diffie)、赫尔曼( M.Hellman ) 提出了一种崭新构思,可以在不直接传递密钥的情况下,完成密钥交换。这被称为“迪菲赫尔曼密钥交换”算法。开创了密码学研究的新方向。
1977年三位麻省理工学院的数学家 罗纳德·李维斯特(Ron Rivest)、阿迪·萨莫尔(Adi Shamir)和伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman)一起设计了一种算法,可以实现非对称加密。这个算法用他们三个人的名字命名,叫做RSA算法。
也就是说「迪菲赫尔曼密钥交换」在密码学历史的车轮中成为了一个转折点。
2、RSA数学原理
咱们这里先把所有需要用到的公式定理列出来: 1、取模运算 2、欧拉函数φ 3、欧拉定理,费马小定理 4、模反元素 5、迪菲赫尔曼密钥交换
1、取模运算
取模运算(“Modulo Operation”)和取余运算(“Complementation ”)两个概念有重叠的部分但又不完全一致。主要的区别在于对负整数进行除法运算时操作不同。 在这列出各种负数情况的例子供大家理解: 7 mod 4 = 3(商 = 1 或 2,1<2,取商=1) -7 mod 4 = 1(商 = -1 或 -2,-2<-1,取商=-2) 7 mod -4 = -1(商 = -1或-2,-2<-1,取商=-2) -7 mod -4 = -3(商 = 1或2,1<2,取商=1)
函数值符号规律(余数的符号) mod(负,正)=正 mod(正,负)=负 结论:两个整数求余时,其值的符号为除数的符号。
2、欧拉函数φ(读fai,三声)
可以简单理解为: 如果n可以分解为**两个互质(不一定是两个质数)**的数之积A和B,那么: φ(n) = φ(A) * φ(B) 如果 A和B 又同时为质数,那么: φ(n) = (A-1) * (B-1)
3、欧拉定理,费马小定理
首先这里说一下,定制之所以是定理是被人证明过的,如何证明的不管,当然你也可以增加去证明下,反正我不管(……&%¥%……&%&……&%),哈哈
如果m、n为正整数,且m、n互质,那么:
如果n为质数,那么:
公式转换:
4、模反元素
如果两个正整数e和x互质,那么一定可以找到整数d,使得 e*d-1 被x整除。那么d就是e对于x的“模反元素”。
5、迪菲赫尔曼密钥交换
如上图: 客户端持有一个随机数13 ,服务端持有随机数15,再选一对特殊的数,3是17的原根(啥是原根?)。 两端交换的都是密文,就算中间被劫持,也不知道最后需要的传输的内容是10 那么这个10就是最后真正的秘钥。
证明过程
代码语言:javascript复制==> 3^(13 * 15) mod 17 = 3^(13 * 15) mod 17
根据模幂运算 ((m^e mod n)^d) mod n = m^(e*d) mod n
==> (3^13 mod 17)^13 mod 17 = (3^15 mod 17)^15 mod 17
由于 3^13 mod 17 = 12
3^15 mod 17 = 6
==> 6^13 mod 17 = 12^15 mod 17 = 10
设
代码语言:javascript复制 m=3 ,e=13 ,d=15 ,n=17 ,C=12
那么:
代码语言:javascript复制 m^e mod n = c
c^d mod n = (m^e mod n)^d mod n = m^(e*d) mod n
又由于上面模反元素 最后得出
代码语言:javascript复制 m^(e*d) mod n = m
所以得出最终结论:
代码语言:javascript复制m^e mod n = c
c^d mod n = m
这个公式也就是我们最后的RSA加密公式!!! 其中:
代码语言:javascript复制公钥: n和e
私钥: n和d
明文: m
密文: c
d是e对于φ(n)的“模反元素”。
补充:
1、n会非常大,长度一般为1024个二进制位。(目前人类已经分解的最大整数,232个十进制位,768个二进制位) 2、由于需要求出φ(n),所以根据欧函数特点,最简单的方式n 由两个质数相乘得到: 质数:p1、p2 Φ(n) = (p1 -1) * (p2 - 1) 3、最终由φ(n)得到e 和 d 。 总共生成6个数字:p1、p2、n、φ(n)、e、d
关于RSA的安全:
除了公钥用到了n和e 其余的4个数字是不公开的。 目前破解RSA得到d的方式如下: 1、要想求出私钥 d 。由于e*d = φ(n)k 1。要知道e和φ(n)。 2、e是知道的,但是要得到 φ(n),必须知道p1 和 p2。 3、由于 n=p1p2。只有将n因数分解才能算出。
3、RSA终端命令
由于Mac系统内置OpenSSL(开源加密库),所以我们可以直接在终端上使用命令来玩RSA. OpenSSL中RSA算法常用指令主要有三个:
1、生成RSA私钥,密钥长度为1024bit
代码语言:javascript复制// 生成RSA私钥,密钥长度为1024bit
openssl genrsa -out private.pem 1024
2、从私钥中提取公钥
代码语言:javascript复制// 从私钥中提取公钥
openssl rsa -in private.pem -pubout -out public.pem
3、将私钥转换成为明文
代码语言:javascript复制// 将私钥转换成为明文
openssl rsa -in private.pem -text -out private.txt
cat private.txt
4、通过公钥加密数据,私钥解密数据
代码语言:javascript复制// 新建一个文件,在文件中随意输入内容,比如输入字符串”Hello“
vim message.txt
// 查看文件
cat message.txt
// 通过公钥进行加密
openssl rsautl -encrypt -in message.txt -inkey public.pem -pubin -out enc.txt
// 通过私钥进行解密
openssl rsautl -decrypt -in enc.txt -inkey private.pem -out dec.txt
// 查看加密后的文件
cat enc.txt
// 查看解密后的文件
cat dec.txt
5、通过私钥加密数据,公钥解密数据
代码语言:javascript复制// 私钥加密
openssl rsautl -sign -in message.txt -inkey private.pem -out enc_2.txt
// 公钥加密
openssl rsautl -verify -in enc_2.txt -inkey public.pem -pubin -out dec_2.txt
4、总结:
1、由于RSA加密解密用的不是一套数据,所以其保证了安全性。 2、由于私钥过大,所以效率较低 3、如果有一天量子计算机被普及(计算速度极快),那么1024位已经不足以让RSA安全。
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