大整数模rsa运算加解密代码用c语言或c++

时间: 2024-02-01 13:02:56 浏览: 38
以下是用C++实现的大整数模RSA运算加解密代码: ```c++ #include <iostream> #include <string> #include <cstring> #include <cstdlib> #include <ctime> #include <cmath> using namespace std; class BigNum { private: int *num; // 存储大整数的数组 int size; // 数组大小 int sign; // 符号,1表示正数,-1表示负数 public: BigNum() { num = new int[1]; num[0] = 0; size = 1; sign = 1; } BigNum(const BigNum &b) { num = new int[b.size]; memcpy(num, b.num, b.size * sizeof(int)); size = b.size; sign = b.sign; } BigNum(string str) { int len = str.length(); num = new int[len]; size = len; if (str[0] == '-') { sign = -1; len--; } else { sign = 1; } for (int i = 0; i < len; i++) { num[i] = str[len - i - 1] - '0'; } } ~BigNum() { delete[] num; } void operator=(const BigNum &b) { delete[] num; num = new int[b.size]; memcpy(num, b.num, b.size * sizeof(int)); size = b.size; sign = b.sign; } bool operator==(const BigNum &b) const { if (sign != b.sign) { return false; } if (size != b.size) { return false; } for (int i = 0; i < size; i++) { if (num[i] != b.num[i]) { return false; } } return true; } bool operator!=(const BigNum &b) const { return !(*this == b); } bool operator>(const BigNum &b) const { if (sign > b.sign) { return true; } if (sign < b.sign) { return false; } if (size > b.size) { return true; } if (size < b.size) { return false; } for (int i = size - 1; i >= 0; i--) { if (num[i] > b.num[i]) { return true; } if (num[i] < b.num[i]) { return false; } } return false; } bool operator<(const BigNum &b) const { return !(*this > b || *this == b); } bool operator>=(const BigNum &b) const { return !(*this < b); } bool operator<=(const BigNum &b) const { return !(*this > b); } BigNum operator+(const BigNum &b) const { if (sign != b.sign) { return *this - b.sign * (-b); } BigNum res; int len = max(size, b.size); res.num = new int[len + 1]; memset(res.num, 0, (len + 1) * sizeof(int)); res.size = len; res.sign = sign; int carry = 0; for (int i = 0; i < len; i++) { int a = i < size ? num[i] : 0; int b = i < b.size ? b.num[i] : 0; int sum = a + b + carry; res.num[i] = sum % 10; carry = sum / 10; } if (carry > 0) { res.num[len] = carry; res.size = len + 1; } else { res.size = len; } return res; } BigNum operator-(const BigNum &b) const { if (sign != b.sign) { return *this + b.sign * (-b); } if (sign == -1) { return (-b) - (-*this); } if (*this < b) { return -(b - *this); } BigNum res; int len = max(size, b.size); res.num = new int[len]; memset(res.num, 0, len * sizeof(int)); res.size = len; res.sign = 1; int borrow = 0; for (int i = 0; i < len; i++) { int a = i < size ? num[i] : 0; int b = i < b.size ? b.num[i] : 0; int diff = a - b - borrow; if (diff >= 0) { res.num[i] = diff; borrow = 0; } else { res.num[i] = diff + 10; borrow = 1; } } for (int i = len - 1; i >= 0; i--) { if (res.num[i] == 0) { res.size--; } else { break; } } if (res.size == 0) { res.sign = 1; } return res; } BigNum operator*(const BigNum &b) const { BigNum res; res.num = new int[size + b.size]; memset(res.num, 0, (size + b.size) * sizeof(int)); res.size = size + b.size; res.sign = sign * b.sign; for (int i = 0; i < size; i++) { for (int j = 0; j < b.size; j++) { res.num[i + j] += num[i] * b.num[j]; } } for (int i = 0; i < res.size - 1; i++) { res.num[i + 1] += res.num[i] / 10; res.num[i] %= 10; } while (res.size > 1 && res.num[res.size - 1] == 0) { res.size--; } return res; } BigNum operator/(const BigNum &b) const { if (b == 0) { exit(1); } if (*this == 0) { return 0; } BigNum res; BigNum a = abs(*this); BigNum b1 = abs(b); res.num = new int[a.size]; memset(res.num, 0, a.size * sizeof(int)); res.size = a.size; res.sign = sign * b.sign; BigNum cur(0); for (int i = a.size - 1; i >= 0; i--) { cur = cur * 10 + a.num[i]; int l = 0; int r = 9; while (l < r) { int mid = (l + r + 1) / 2; if (b1 * mid <= cur) { l = mid; } else { r = mid - 1; } } res.num[i] = l; cur -= b1 * l; } while (res.size > 1 && res.num[res.size - 1] == 0) { res.size--; } return res; } BigNum operator%(const BigNum &b) const { if (b == 0) { exit(1); } if (*this == 0) { return 0; } BigNum res; BigNum a = abs(*this); BigNum b1 = abs(b); res.num = new int[b1.size]; memset(res.num, 0, b1.size * sizeof(int)); res.size = b1.size; res.sign = sign; for (int i = a.size - 1; i >= 0; i--) { res = res * 10 + a.num[i]; res -= res / b1 * b1; } if (res.size == 0) { res.sign = 1; } return res; } BigNum operator^(const BigNum &b) const { BigNum res(1); BigNum a = *this; BigNum b1 = b; while (b1 != 0) { if (b1 % 2 == 1) { res = res * a; } a = a * a; b1 = b1 / 2; } return res; } BigNum abs() const { BigNum res = *this; res.sign = 1; return res; } string to_string() const { string res = ""; if (sign == -1) { res += "-"; } for (int i = size - 1; i >= 0; i--) { res += num[i] + '0'; } return res; } }; BigNum gcd(const BigNum &a, const BigNum &b) { return b == 0 ? a : gcd(b, a % b); } bool is_prime(const BigNum &n) { if (n < 2) { return false; } if (n == 2) { return true; } if (n % 2 == 0) { return false; } BigNum d = n - 1; while (d % 2 == 0) { d = d / 2; } for (int i = 0; i < 10; i++) { BigNum a = rand() % (n - 2) + 2; BigNum x = a ^ d % n; if (x == 1 || x == n - 1) { continue; } bool flag = false; for (int j = 0; j < d.size - 1; j++) { x = x * x % n; if (x == n - 1) { flag = true; break; } } if (!flag) { return false; } } return true; } BigNum random_prime(int bits) { srand(time(nullptr)); while (true) { BigNum p; p.num = new int[bits]; memset(p.num, 0, bits * sizeof(int)); p.size = bits; p.sign = 1; p.num[0] = rand() % 9 + 1; for (int i = 1; i < bits; i++) { p.num[i] = rand() % 10; } p.num[bits - 1] |= 1; if (is_prime(p)) { return p; } delete[] p.num; } } BigNum mod_inverse(const BigNum &a, const BigNum &n) { BigNum t(0); BigNum r(n); BigNum newt(1); BigNum newr(a); while (newr != 0) { BigNum q = r / newr; BigNum tmp = t - q * newt; t = newt; newt = tmp; tmp = r - q * newr; r = newr; newr = tmp; } if (r > 1) { exit(1); } if (t < 0) { t = t + n; } return t; } BigNum rsa_encrypt(const BigNum &m, const BigNum &e, const BigNum &n) { return m ^ e % n; } BigNum rsa_decrypt(const BigNum &c, const BigNum &d, const BigNum &n) { return c ^ d % n; } int main() { BigNum p = random_prime(512); BigNum q = random_prime(512); BigNum n = p * q; BigNum phi = (p - 1) * (q - 1); BigNum e = 65537; BigNum d = mod_inverse(e, phi); string message = "Hello, world!"; BigNum m(message); BigNum c = rsa_encrypt(m, e, n); BigNum m1 = rsa_decrypt(c, d, n); cout << "Message: " << message << endl; cout << "Encrypted: " << c.to_string() << endl; cout << "Decrypted: " << m1.to_string() << endl; return 0; } ``` 在这个代码中,我们定义了一个`BigNum`类,用于处理大整数运算。这个类支持加、减、乘、除、幂运算,以及比较大小、取绝对值、转换为字符串等操作。 我们还定义了一个`gcd`函数,用于计算两个大整数的最大公约数,以及一个`is_prime`函数,用于判断一个大整数是否为质数。在实现`is_prime`函数时,我们使用了Miller-Rabin算法,这是一种常用的质数测试算法。 最后,我们实现了RSA加密和解密算法,通过调用`rsa_encrypt`和`rsa_decrypt`函数,可以对一个字符串进行加密和解密。在这个例子中,我们使用了512位的质数p和q,以及65537作为加密指数e。

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