RSA

了解概念

相关资料https://www.kancloud.cn/kancloud/rsa_algorithm/48493

P : 大质数
Q : 大质数
N(Modulus) : N=P*Q
C : 密文
M : 明文
C＝M^E mod N（加密过程）
M＝C^D mod N（解密过程）
公钥(E , N) 私钥(D , N) 密钥对(E , D , N)

同余定理

给定一个正整数m，如果两个整数a和b满足（a-b）能够被m整除，即（a-b）/m得到一个整数，那么就称整数a与b对模m同余，记作a≡b(mod m)。
性质： 1 反身性 a≡a (mod m)
2 对称性 若a≡b(mod m)，则b≡a (mod m)
3 传递性 若a≡b (mod m)，b≡c (mod m)，则a≡c (mod m)
4 同余式相加 若a≡b (mod m)，c≡d(mod m)，则a+-c≡b+-d (mod m)
5 同余式相乘 若a≡b (mod m)，c≡d(mod m)，则ac≡bd (mod m)

欧拉函数

φ(pq)= φ(p) φ(q)=(p-1)(q-1)

欧拉定理

如果两个正整数a和n互质，则n的欧拉函数 φ(n) 可以让下面的等式成立：
a^φ(n)≡1 (mod n)即1=a^φ(n) mod n

• 费马小定理
  假设正整数a与质数p互质，因为质数p的φ(p)等于p-1，则欧拉定理可以写成
  a^p-1≡1 (mod p)

模反元素

如果两个正整数a和n互质，那么一定可以找到整数b，使得 ab-1 被n整除，或者说ab被n除的余数是1。
ab≡1 (mod n)

• 证明
  a^φ(n)=a × a^φ(n)-1≡1 (mod n)
  b = a^φ(n)-1即可证明存在

密匙生成过程

• 随机选择两个不相等的质数p和q。
• 计算p和q的乘积n。
• 根据公式：φ(n) = (p-1)(q-1) 计算n的欧拉函数φ(n)
• 随机选择一个整数e，条件是1到φ(n)
• 计算e对于φ(n)的模反元素d。公式 ed ≡ 1 (mod φ(n))
  • ed - 1= kφ(n) e,φ(n)已知 对k进行操作使d为整数可利用扩展欧几里得算法
• 将n和e封装成公钥，n和d封装成私钥

如何从C＝M^E mod N 推导 M＝C^D mod N

C＝M^E mod N => C = M^E - kN
假设 M＝C^D mod N成立
带入可得(M^E - kN)^D mod N =M => M^ED mod N =M
由于ED ≡ 1 (mod φ(N)) 所以ED = hφ(N)+1
M^hφ(N)+1 mod N =M

• 当 M 与 N 互质时根据欧拉定理，此时 M^φ(N) ≡ 1 (mod N)
  则M^hφ(N) × M ≡ 1 (mod N)成立
• 当 M 与 N 不互质
  此时，由于n等于质数p和q的乘积，所以m必然等于kp或kq。以 m = kp为例，考虑到这时k与q必然互质，则根据欧拉定理，下面的式子成立：
  (kp)^q-1≡ 1 (mod q) =>(kp)^(q-1)h(p-1) × kp ≡ kp (mod q)=>(kp)^ed≡ kp (mod q)
  (kp)^ed=kp +tq (t可整除p) => (kp)^ed=kp +xpq => m^ed≡m (mod n) 证毕

后缀名

• .enc 代表 C
• .dec 代表 M
• .pem代表 密钥

知道C N E解密

• 思路
  N 分解为 P Q
  h(p-1)(q-1)+1=ed 解得 d
  M＝C^Dmod N
• 操作

openssl rsa -pubin -text -modulus -in warmup -in 【public.pem】

可以解出 E 和 N

#python
print(0xN)

转化为十进制N
利用 yafu
factorr(N)
解出 p q

python rsatool.py -o 【private.pem】 -e 【65537】 -p 【123】-q 【123】

得到私钥private.pem

openssl rsautl -decrypt -in 【flag.enc】 -inkey 【private.pem】

私钥解密