也能用於數字簽名的算法。它易於理解和操作,也很流行。算
法的名字以發明者的名字命名:Ron Rivest, AdiShamir 和
Leonard Adleman。但RSA的安全性壹直未能得到理論上的證明。
RSA的安全性依賴於大數分解。公鑰和私鑰都是兩個大素數
( 大於 100個十進制位)的函數。據猜測,從壹個密鑰和密文
推斷出明文的難度等同於分解兩個大素數的積。
密鑰對的產生:選擇兩個大素數,p 和q 。計算:
n = p * q
然後隨機選擇加密密鑰e,要求 e 和 ( p - 1 ) * ( q - 1 )
互質。最後,利用Euclid 算法計算解密密鑰d, 滿足
e * d = 1 ( mod ( p - 1 ) * ( q - 1 ) )
其中n和d也要互質。數e和
n是公鑰,d是私鑰。兩個素數p和q不再需要,應該丟棄,不要讓任
何人知道。 加密信息 m(二進制表示)時,首先把m分成等長數據
塊 m1 ,m2,..., mi ,塊長s,其中 2^s <= n, s 盡可能的大。對
應的密文是:
ci = mi^e ( mod n ) ( a )
解密時作如下計算:
mi = ci^d ( mod n ) ( b )
RSA 可用於數字簽名,方案是用 ( a ) 式簽名, ( b )
式驗證。具體操作時考慮到安全性和 m信息量較大等因素,壹般是先
作 HASH 運算。
RSA 的安全性。
RSA的安全性依賴於大數分解,但是否等同於大數分解壹直未能得到理
論上的證明,因為沒有證明破解RSA就壹定需要作大數分解。假設存在
壹種無須分解大數的算法,那它肯定可以修改成為大數分解算法。目前,
RSA的壹些變種算法已被證明等價於大數分解。不管怎樣,分解n是最顯
然的攻擊方法。現在,人們已能分解140多個十進制位的大素數。因此,
模數n必須選大壹些,因具體適用情況而定。
RSA的速度:
由於進行的都是大數計算,使得RSA最快的情況也比DES慢上100倍,無論
是軟件還是硬件實現。速度壹直是RSA的缺陷。壹般來說只用於少量數據
加密。
RSA的選擇密文攻擊:
RSA在選擇密文攻擊面前很脆弱。壹般攻擊者是將某壹信息作壹下偽裝
(Blind),讓擁有私鑰的實體簽署。然後,經過計算就可得到它所想要的信
息。實際上,攻擊利用的都是同壹個弱點,即存在這樣壹個事實:乘冪保
留了輸入的乘法結構:
( XM )^d = X^d *M^d mod n
前面已經提到,這個固有的問題來自於公鑰密碼系統的最有用的特征
--每個人都能使用公鑰。但從算法上無法解決這壹問題,主要措施有
兩條:壹條是采用好的公鑰協議,保證工作過程中實體不對其他實體
任意產生的信息解密,不對自己壹無所知的信息簽名;另壹條是決不
對陌生人送來的隨機文檔簽名,簽名時首先使用One-Way HashFunction
對文檔作HASH處理,或同時使用不同的簽名算法。在中提到了幾種不
同類型的攻擊方法。
RSA的公***模數攻擊。
若系統中***有壹個模數,只是不同的人擁有不同的e和d,系統將是危險
的。最普遍的情況是同壹信息用不同的公鑰加密,這些公鑰***模而且互
質,那末該信息無需私鑰就可得到恢復。設P為信息明文,兩個加密密鑰
為e1和e2,公***模數是n,則:
C1 = P^e1 mod n
C2 = P^e2 mod n
密碼分析者知道n、e1、e2、C1和C2,就能得到P。
因為e1和e2互質,故用Euclidean算法能找到r和s,滿足:
r * e1 + s * e2 = 1
假設r為負數,需再用Euclidean算法計算C1^(-1),則
( C1^(-1) )^(-r) * C2^s = P mod n
另外,還有其它幾種利用公***模數攻擊的方法。總之,如果知道給定模數
的壹對e和d,壹是有利於攻擊者分解模數,壹是有利於攻擊者計算出其它
成對的e’和d’,而無需分解模數。解決辦法只有壹個,那就是不要***享
模數n。
RSA的小指數攻擊。 有壹種提高
RSA速度的建議是使公鑰e取較小的值,這樣會使加密變得易於實現,速度
有所提高。但這樣作是不安全的,對付辦法就是e和d都取較大的值。
RSA算法是第壹個能同時用於加密和數字簽名的算法,也易於理解和操作。
RSA是被研究得最廣泛的公鑰算法,從提出到現在已近二十年,經歷了各
種攻擊的考驗,逐漸為人們接受,普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之壹。
RSA的安全性依賴於大數的因子分解,但並沒有從理論上證明破譯RSA的難
度與大數分解難度等價。即RSA的重大缺陷是無法從理論上把握它的保密性
能如何,而且密碼學界多數人士傾向於因子分解不是NPC問題。
RSA的缺點主要有:
A)產生密鑰很麻煩,受到素數產生技術的限制,因而難以做到壹次
壹密。B)分組長度太大,為保證安全性,n 至少也要 600 bits
以上,使運算代價很高,尤其是速度較慢,較對稱密碼算法慢幾個數量級;
且隨著大數分解技術的發展,這個長度還在增加,不利於數據格式的標準化。
目前,SET(Secure Electronic Transaction)協議中要求CA采用2048比特長
的密鑰,其他實體使用1024比特的密鑰。