用c语言实现大数版本的rsa算法不用库

时间: 2024-03-14 11:42:53 浏览: 233
好的,下面是一个简单的使用C语言实现大数版本的RSA算法的示例: ```c #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<time.h> #include<string.h> /* 定义大数结构体 */ typedef struct bignum { int digit[1000]; // 用数组存储大数 int len; // 大数的位数 bignum() { memset(digit, 0, sizeof(digit)); len = 0; } } bignum; /* 按正常加法计算 a + b */ bignum add(bignum a, bignum b) { bignum c; int carry = 0; for (int i = 0; i < a.len || i < b.len; i++) { int sum = a.digit[i] + b.digit[i] + carry; c.digit[c.len++] = sum % 10; carry = sum / 10; } if (carry) c.digit[c.len++] = carry; return c; } /* 按正常减法计算 a - b */ bignum sub(bignum a, bignum b) { bignum c; for (int i = 0, carry = 0; i < a.len; i++) { int t = a.digit[i] - carry - b.digit[i]; if (t < 0) { t += 10; carry = 1; } else carry = 0; c.digit[c.len++] = t; } while (c.len > 1 && c.digit[c.len - 1] == 0) c.len--; return c; } /* 按正常乘法计算 a * b */ bignum mul(bignum a, int b) { bignum c; int carry = 0; for (int i = 0; i < a.len; i++) { int t = a.digit[i] * b + carry; c.digit[c.len++] = t % 10; carry = t / 10; } while (carry) { c.digit[c.len++] = carry % 10; carry /= 10; } return c; } /* 按正常除法计算 a / b,返回商 */ bignum div(bignum a, int b, int& r) { bignum c; c.len = a.len; for (int i = a.len - 1; i >= 0; i--) { r = r * 10 + a.digit[i]; if (r < b) c.digit[i] = 0; else { c.digit[i] = r / b; r %= b; } } while (c.len > 1 && c.digit[c.len - 1] == 0) c.len--; return c; } /* 按正常除法计算 a / b,返回余数 */ int mod(bignum a, int b) { int r = 0; for (int i = a.len - 1; i >= 0; i--) { r = r * 10 + a.digit[i]; r %= b; } return r; } /* 比较 a 和 b 的大小,若 a > b ,返回 1,否则返回 -1,相等返回 0 */ int compare(bignum a, bignum b) { if (a.len > b.len) return 1; else if (a.len < b.len) return -1; else { for (int i = a.len - 1; i >= 0; i--) { if (a.digit[i] > b.digit[i]) return 1; else if (a.digit[i] < b.digit[i]) return -1; } return 0; } } /* 生成指定位数的随机大数 */ bignum gen(int len) { bignum a; srand(time(NULL)); a.len = len; for (int i = 0; i < len; i++) { a.digit[i] = rand() % 10; } while (a.len > 1 && a.digit[a.len - 1] == 0) a.len--; return a; } /* 求 base^exponent mod modnum */ bignum pow_mod(bignum base, bignum exponent, bignum modnum) { bignum ans; ans.digit[0] = 1; ans.len = 1; while (compare(exponent, bignum()) > 0) { if (exponent.digit[0] & 1) ans = ans * base % modnum; base = base * base % modnum; exponent = div(exponent, 2, exponent.digit[0]); } return ans; } /* 判断一个数是否为素数,若是返回 1,否则返回 0 */ int is_prime(bignum n) { if (n.len == 1 && n.digit[0] == 2) return 1; else if (n.digit[0] % 2 == 0) return 0; else { bignum m = sub(n, bignum {1}), d = m; int s = 0; while (d.digit[0] % 2 == 0) { d = div(d, 2, d.digit[0]); s++; } for (int i = 0; i < 10; i++) { // 进行 10 次素性测试 bignum a = gen(n.len - 1); if (compare(a, bignum()) == 0) a.digit[0] = 1; if (compare(a, m) >= 0) a = sub(a, m); bignum x = pow_mod(a, d, n), y = x; for (int j = 0; j < s; j++) { x = y * y % n; if (compare(x, bignum() {1}) == 0 && compare(y, bignum() {1}) != 0 && compare(y, m) != 0) return 0; y = x; } if (compare(y, bignum() {1}) != 0) return 0; } return 1; } } /* 生成一个随机的指定位数的素数 */ bignum gen_prime(int len) { bignum p = gen(len); while (!is_prime(p)) { p = add(p, bignum() {2}); } return p; } /* 扩展欧几里得算法,用于求 ax + by = gcd(a, b) 的一组解 */ void exgcd(bignum a, bignum b, bignum& x, bignum& y, bignum& gcd) { if (compare(b, bignum()) == 0) { // b = 0 gcd = a; x = bignum() {1}; y = bignum(); } else { exgcd(b, mod(a, b), y, x, gcd); y = sub(y, mul(div(a, b, a.digit[0]), x)); } } /* 生成公钥和私钥 */ void gen_key(bignum& p, bignum& q, bignum& n, bignum& e, bignum& d) { p = gen_prime(64); // 生成 64 位的素数 p q = gen_prime(64); // 生成 64 位的素数 q n = p * q; // 计算 n bignum phi = mul(sub(p, bignum() {1}), sub(q, bignum() {1})); // 计算 φ(n) e = bignum() {65537}; // 选取 e = 65537 bignum x, y, gcd; exgcd(e, phi, x, y, gcd); // 计算 ax + by = gcd(e, φ(n)) 的一组解,即 d = x if (compare(d, bignum()) < 0) d = add(d, phi); } /* 加密 */ bignum encrypt(bignum m, bignum e, bignum n) { return pow_mod(m, e, n); } /* 解密 */ bignum decrypt(bignum c, bignum d, bignum n) { return pow_mod(c, d, n); } int main() { bignum p, q, n, e, d; gen_key(p, q, n, e, d); printf("p = "); // 输出 p for (int i = p.len - 1; i >= 0; i--) printf("%d", p.digit[i]); printf("\n"); printf("q = "); // 输出 q for (int i = q.len - 1; i >= 0; i--) printf("%d", q.digit[i]); printf("\n"); printf("n = "); // 输出 n for (int i = n.len - 1; i >= 0; i--) printf("%d", n.digit[i]); printf("\n"); printf("e = "); // 输出 e for (int i = e.len - 1; i >= 0; i--) printf("%d", e.digit[i]); printf("\n"); printf("d = "); // 输出 d for (int i = d.len - 1; i >= 0; i--) printf("%d", d.digit[i]); printf("\n"); bignum m = gen(64); // 生成一个 64 位的随机数 m printf("m = "); // 输出 m for (int i = m.len - 1; i >= 0; i--) printf("%d", m.digit[i]); printf("\n"); bignum c = encrypt(m, e, n); // 加密 printf("c = "); // 输出密文 for (int i = c.len - 1; i >= 0; i--) printf("%d", c.digit[i]); printf("\n"); bignum m1 = decrypt(c, d, n); // 解密 printf("m1 = "); // 输出解密结果 for (int i = m1.len - 1; i >= 0; i--) printf("%d", m1.digit[i]); printf("\n"); return 0; } ``` 这是一个简单的实现,可能会有一些不足之处。在实际使用时需要注意算法的正确性和安全性。
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