用C++,不使用OpenSSL库,简单地实现一个完整的DSA签名算法,其中哈希函数可以直接使用hash(M)=M,要求其中要有1.实现数字签名算法中的公共参数,2.实现数字签名算法中的公、私钥,3.实现数字签名算法中的签名算法,4.实现数字签名算法中的验证算法
时间: 2024-02-22 09:58:16 浏览: 85
好的,以下是一个简单的DSA签名算法的实现,代码中包含了数字签名算法中的公共参数、公、私钥、签名算法、验证算法等。
```c++
#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
const int MAX = 1000;
//定义大整数结构体
struct BigInteger {
int len; // 长度
int num[MAX]; // 数组,逆序存储,即num[0]存储最高位上的数字
BigInteger() {
len = 0;
for (int i = 0; i < MAX; i++) {
num[i] = 0;
}
}
BigInteger(int number) {
len = 0;
for (int i = 0; i < MAX; i++) {
num[i] = 0;
}
while (number) {
num[len++] = number % 10;
number /= 10;
}
}
};
// 定义大素数p
const BigInteger p = BigInteger(1145141919810);
// 定义子群的生成元g
const BigInteger g = BigInteger(233);
// 定义q,为p的一个因子
const BigInteger q = BigInteger(1000003);
// 定义私钥x
BigInteger x;
// 定义公钥y
BigInteger y;
// 定义哈希函数h(M)=M
BigInteger hash(BigInteger M) {
return M;
}
//定义快速幂函数
BigInteger quick_pow(BigInteger a, BigInteger b, BigInteger p) {
BigInteger ans = BigInteger(1);
while (b.len || b.num[0]) {
if (b.num[0] & 1) {
ans = (ans * a) % p;
}
a = (a * a) % p;
b = b / 2;
}
return ans;
}
// 生成私钥x,随机生成一个[1, q-1]的数
void generatePrivateKey() {
srand((unsigned)time(NULL));
x.len = q.len;
for (int i = q.len - 1; i >= 0; i--) {
if (i == q.len - 1) {
x.num[i] = rand() % 9 + 1;
}
else {
x.num[i] = rand() % 10;
}
}
}
// 生成公钥y, y=g^x mod p
void generatePublicKey() {
y = quick_pow(g, x, p);
}
// 签名函数
void sign(BigInteger M, BigInteger &r, BigInteger &s) {
BigInteger k, k_inv, tmp;
do {
// 随机生成一个[1, q-1]的数
k.len = q.len;
for (int i = q.len - 1; i >= 0; i--) {
if (i == q.len - 1) {
k.num[i] = rand() % 9 + 1;
}
else {
k.num[i] = rand() % 10;
}
}
// r = (g^k mod p) mod q
r = quick_pow(g, k, p) % q;
// k的逆元k^(-1),k^(-1)k=1 mod q
k_inv = quick_pow(k, q - BigInteger(2), q);
// s = (k^(-1) * (hash(M) + x * r)) mod q
tmp = hash(M) + x * r;
s = (k_inv * tmp) % q;
} while (r.len == 0 || s.len == 0);
}
// 验证函数
bool verify(BigInteger M, BigInteger r, BigInteger s) {
if (r.len == 0 || s.len == 0) {
return false;
}
// w = s^(-1) mod q
BigInteger w = quick_pow(s, q - BigInteger(2), q);
// u1 = h(M)*w mod q
BigInteger u1 = (hash(M) * w) % q;
// u2 = r*w mod q
BigInteger u2 = (r * w) % q;
// v = (g^u1 * y^u2 mod p) mod q
BigInteger v = (quick_pow(g, u1, p) * quick_pow(y, u2, p)) % p % q;
if (v == r) {
return true;
}
else {
return false;
}
}
int main() {
// 生成私钥x和公钥y
generatePrivateKey();
generatePublicKey();
// 需要签名的数据M
BigInteger M = BigInteger(2022);
// 签名
BigInteger r, s;
sign(M, r, s);
// 验证签名
bool flag = verify(M, r, s);
if (flag) {
cout << "签名验证成功!" << endl;
}
else {
cout << "签名验证失败!" << endl;
}
return 0;
}
```
该代码中,我们使用了C++自定义大整数结构体BigInteger,并实现了快速幂函数、哈希函数、生成私钥x、生成公钥y、签名函数以及验证函数。同时,我们也实现了数字签名算法中的公共参数。
需要注意的是,由于我们使用了伪随机数生成器rand()来生成私钥x和随机数k,因此该算法不适用于安全性要求较高的场景。在实际应用中,应当使用加密学中专门设计的安全随机数生成器。
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