c实现d大数rsa算法

时间: 2023-09-03 10:13:23 浏览: 68
RSA算法是一种公钥密码算法,其主要原理是基于大素数分解的困难性,实现加解密过程中涉及到大数运算。下面是一个使用C语言实现大数RSA算法的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <time.h> #include <math.h> #include <ctype.h> #define MAX_DIGIT 1024 typedef struct { int digits[MAX_DIGIT]; int size; } BigNum; void initBigNum(BigNum *num) { int i; for (i = 0; i < MAX_DIGIT; i++) { num->digits[i] = 0; } num->size = 0; } void printBigNum(BigNum *num) { int i; for (i = num->size - 1; i >= 0; i--) { printf("%d", num->digits[i]); } printf("\n"); } void setBigNum(BigNum *num, char *str) { int len, i, j; initBigNum(num); len = strlen(str); for (i = len - 1, j = 0; i >= 0; i--, j++) { num->digits[j] = str[i] - '0'; } num->size = len; } void copyBigNum(BigNum *dest, BigNum *src) { int i; for (i = 0; i < src->size; i++) { dest->digits[i] = src->digits[i]; } dest->size = src->size; } void addBigNum(BigNum *result, BigNum *num1, BigNum *num2) { int i, carry = 0, sum; initBigNum(result); for (i = 0; i < num1->size || i < num2->size; i++) { sum = num1->digits[i] + num2->digits[i] + carry; result->digits[i] = sum % 10; carry = sum / 10; result->size++; } if (carry) { result->digits[result->size++] = carry; } } void subBigNum(BigNum *result, BigNum *num1, BigNum *num2) { int i, borrow = 0, diff; initBigNum(result); for (i = 0; i < num1->size || i < num2->size; i++) { diff = num1->digits[i] - borrow - num2->digits[i]; if (diff < 0) { borrow = 1; diff += 10; } else { borrow = 0; } result->digits[i] = diff; result->size++; } while (result->size > 1 && result->digits[result->size - 1] == 0) { result->size--; } } void mulBigNum(BigNum *result, BigNum *num1, BigNum *num2) { int i, j, carry = 0, product; initBigNum(result); for (i = 0; i < num1->size; i++) { carry = 0; for (j = 0; j < num2->size; j++) { product = num1->digits[i] * num2->digits[j] + carry + result->digits[i + j]; result->digits[i + j] = product % 10; carry = product / 10; } if (carry) { result->digits[i + j] = carry; } } result->size = i + j; while (result->size > 1 && result->digits[result->size - 1] == 0) { result->size--; } } void divBigNum(BigNum *quotient, BigNum *dividend, BigNum *divisor) { int i, j; BigNum temp, remainder; initBigNum(quotient); copyBigNum(&temp, dividend); while (temp.size >= divisor->size) { initBigNum(&remainder); remainder.size = temp.size; for (i = 0; i < temp.size; i++) { remainder.digits[i] = temp.digits[i]; } remainder.size = temp.size; for (i = 0; i < temp.size - divisor->size; i++) { remainder.digits[i + divisor->size] = remainder.digits[i]; } remainder.size += divisor->size; for (i = 0; i < divisor->size; i++) { remainder.digits[i] = 0; } while (remainder.size > 1 && remainder.digits[remainder.size - 1] == 0) { remainder.size--; } for (j = 9; j >= 0; j--) { setBigNum(divisor, "0"); divisor->digits[0] = j; mulBigNum(&temp, divisor, quotient); if (compareBigNum(&temp, &remainder) <= 0) { break; } } setBigNum(divisor, "0"); divisor->digits[0] = j; mulBigNum(quotient, divisor, quotient); subBigNum(&temp, &remainder, divisor); copyBigNum(&remainder, &temp); copyBigNum(&temp, &quotient); initBigNum(quotient); for (i = remainder.size - 1; i >= 0; i--) { quotient->digits[i] = temp.digits[i + remainder.size - divisor->size]; quotient->size++; } while (quotient->size > 1 && quotient->digits[quotient->size - 1] == 0) { quotient->size--; } } copyBigNum(quotient, &temp); while (quotient->size > 1 && quotient->digits[quotient->size - 1] == 0) { quotient->size--; } } void modBigNum(BigNum *result, BigNum *num, BigNum *modulus) { BigNum quotient; divBigNum(&quotient, num, modulus); mulBigNum(result, modulus, &quotient); subBigNum(result, num, result); } int compareBigNum(BigNum *num1, BigNum *num2) { int i; if (num1->size > num2->size) { return 1; } if (num1->size < num2->size) { return -1; } for (i = num1->size - 1; i >= 0; i--) { if (num1->digits[i] > num2->digits[i]) { return 1; } if (num1->digits[i] < num2->digits[i]) { return -1; } } return 0; } void powModBigNum(BigNum *result, BigNum *base, BigNum *exponent, BigNum *modulus) { BigNum temp; initBigNum(result); result->digits[0] = 1; result->size = 1; while (exponent->size > 0) { if (exponent->digits[0] % 2 == 1) { mulBigNum(&temp, result, base); modBigNum(result, &temp, modulus); } divBigNum(exponent, exponent, modulus); mulBigNum(&temp, base, base); modBigNum(base, &temp, modulus); } } void generateBigPrime(BigNum *result, int numDigits) { int i; BigNum candidate; initBigNum(result); initBigNum(&candidate); while (1) { for (i = 0; i < numDigits; i++) { candidate.digits[i] = rand() % 10; } candidate.digits[numDigits - 1] |= 1; candidate.size = numDigits; if (isPrime(&candidate)) { copyBigNum(result, &candidate); return; } } } int isPrime(BigNum *num) { int i; BigNum a, quotient, remainder, testNum; setBigNum(&testNum, "2"); if (compareBigNum(num, &testNum) <= 0) { return 1; } if (num->digits[0] % 2 == 0) { return 0; } setBigNum(&testNum, "1"); for (i = 0; i < 20; i++) { generateBigNum(&a, num->size - 1); if (compareBigNum(&a, &testNum) == 0) { a.digits[0] = 2; } if (compareBigNum(&a, num) >= 0) { a.digits[0] = num->digits[0] - 2; } powModBigNum(&remainder, &a, num, num); if (compareBigNum(&remainder, &testNum) != 0) { return 0; } } return 1; } void generateBigRSA(BigNum *p, BigNum *q, BigNum *n, BigNum *e, BigNum *d) { int numDigits = 256; BigNum phi, temp; initBigNum(p); initBigNum(q); initBigNum(n); initBigNum(e); initBigNum(d); generateBigPrime(p, numDigits); generateBigPrime(q, numDigits); mulBigNum(n, p, q); subBigNum(&temp, p, &temp); subBigNum(&phi, q, &temp); setBigNum(e, "65537"); divBigNum(d, &temp, e); powModBigNum(&temp, e, d, &phi); } void encryptRSA(BigNum *ciphertext, BigNum *message, BigNum *e, BigNum *n) { powModBigNum(ciphertext, message, e, n); } void decryptRSA(BigNum *plaintext, BigNum *ciphertext, BigNum *d, BigNum *n) { powModBigNum(plaintext, ciphertext, d, n); } int main() { BigNum p, q, n, e, d, plaintext, ciphertext, decryptedtext; char message[] = "Hello World!"; srand(time(NULL)); setBigNum(&plaintext, message); generateBigRSA(&p, &q, &n, &e, &d); printf("p = "); printBigNum(&p); printf("q = "); printBigNum(&q); printf("n = "); printBigNum(&n); printf("e = "); printBigNum(&e); printf("d = "); printBigNum(&d); encryptRSA(&ciphertext, &plaintext, &e, &n); printf("Ciphertext: "); printBigNum(&ciphertext); decryptRSA(&decryptedtext, &ciphertext, &d, &n); printf("Plaintext: "); printBigNum(&decryptedtext); return 0; } ``` 该示例代码实现了大数加、减、乘、除、取模、比较、幂模等基本操作,以及生成大素数、生成RSA公私钥、加密解密等操作。其中,大数操作采用数组实现,支持高精度计算。RSA算法的具体实现过程,包括生成公私钥、加密解密等,都是基于大数操作实现的。

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