RSA算法的实现
摘 要
本文设计的是一套完整实用的RSA文件加密解决方案，并具体编码实现。本文采用费马小定理测试素数，使用Montgomery加快大数模乘运算，用C++实现RSA加密算法类库，并在32位windows平台封装成组件。在.Net平台引用此组件，实现可以对任意文件进行RSA加密操作的窗体应用程序。经过加密的文件以及密钥文件都是文本文件。本文首先给出关键类类图、整个应用程序的结构描述文档，然后对关键模块流程图、详细的接口文档进行阐述，并给出关键的实现代码，最后对应用程序进行测试，对测试结果进行分析研究，进而对应用程序进行改进，对关键算法进行尽可能的优化，最终得到一个在windows运行的可以用指定密钥对任意文件进行RSA加密并可解密的完整应用程序，和一些相关的可移植组件。http://www.16sheji8.cn/
关键词： RSA；文件加密；Montgomery；费马定理
Implement of RSA Algorithm
Abstract
In this paper, a solution of encrypting file with RSA algorithm and the codes of this system are introduced. Fermat theory is used to test prime number. Montgomery is used to cut short the time of modular multiplication of large number. The class library of RSA is implemented in C++, and packaged to component on the platform of 32 bits windows. On the platform of .Net, the application is implemented with reference of this component and can encrypt any file with RSA. Both encrypted files and key files are text files. In this paper, core class figures and the framework are first introduced. Then the flow of core modules and detail interfaces are stated and the kernel codes are showed also. Finally, it analyzes the result of test, then optimizes core algorithm. In the conclusion, an entire application which can encrypt any files with RSA algorithm using given key and some transplanted components are implemented.
Key words: RSA ; File Encryption ; Montgomery ; Fermat
目 录
论文总页数：35页
1 引言 1http://www.16sheji8.cn/
1.1课题背景 1
1.2 RSA算法介绍与应用现状 1
1.3 RSA应用于文件加密的分析 2
1.3.1 文件加密使用RSA的可行性 2
1.3.2 文件加密使用RSA的意义 3
2 RSA文件加密软件的设计与实现 4
2.1 需求分析与总体设计 4
2.1.1 功能分析 4
2.1.2 工程方案选择 4
2.2 各部分的设计与开发 5
2.2.1 实现RSA加密算法的C++核心类库 5
2.2.2 封装C++核心类库的DLL组件 25
2.2.3 引用DLL的.Net类与实现文件操作功能的窗体应用程序 26
3 软件整体测试与分析改进 27
3.1 编写测试各项性能需要的精确计时类 27
3.2 测试数据与分析改进 27
3.2.1 密钥生成测试 27
3.2.2 数据输入输出测试 28
3.2.3 加密解密测试 29
结 论 31
参考文献 32
附 录 33
致 谢 34
声 明 35
1 引言
1.1课题背景
RSA公钥加密算法是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也十分流行。算法的名字以发明者的姓氏首字母命名：Ron Rivest, Adi Shamir 和Leonard Adleman。虽然自1978年提出以来，RSA的安全性一直未能得到理论上的证明，但它经历了各种攻击，至今（2006年）未被完全攻破。随着越来越多的商业应用和标准化工作，RSA已经成为最具代表性的公钥加密技术。VISA、MasterCard、IBM、Microsoft等公司协力制定的安全电子交易标准（Secure Electronic Transactions，SET）就采用了标准RSA算法，这使得RSA在我们的生活中几乎无处不在。网上交易加密连接、网上银行身份验证、各种信用卡使用的数字证书、智能移动电话和存储卡的验证功能芯片等，大多数使用RSA技术。http://www.16sheji8.cn/
当今公钥加密更广泛应用于互联网身份认证，本课题将公钥加密算法RSA应用于小型文件加密。将任意文件加密成文本的解决方案，使其使用更加灵活。整个工程的分层设计，给引用移植和后续开发带来便利。
1.2 RSA算法介绍与应用现状
RSA算法可以简单叙述如下：
<密钥生成>
取素数p，q，令n=p×q.
取与(p-1)×(q-1)互素的整数e，
由方程d×e=1 (mod (p-1)×(q-1))解出d，
二元组(e,n)作为公开密钥，
二元组(d,n)作为私有密钥．
<加密解密>
b=ae mod n，c=bd mod n.
附录中给出了证明a=c (mod n).
RSA公开密钥加密算法自20世纪70年代提出以来，已经得到了广泛认可和应用。发展至今，电子安全领域的各方面已经形成了较为完备的国际规范。RSA作为最重要的公开密钥算法，在各领域的应用数不胜数。RSA在硬件方面，以技术成熟的IC应用于各种消费类电子产品。
RSA在软件方面的应用，主要集中在Internet上。加密连接、数字签名和数字证书的核心算法广泛使用RSA。日常应用中，有比较著名的工具包Open SSL(SSL，Security Socket Layer,是一个安全传输协议，在Internet上进行数据保护和身份确认。Open SSL是一个开放源代码的实现了SSL及相关加密技术的软件包，由加拿大的Eric Yang等发起编写的。相关详细介绍见http://www.openssl.org/about/ )。Open SSL应用RSA实现签名和密钥交换，已经在各种操作系统得到非常广泛的应用。另外，家喻户晓的IE浏览器，自然也实现了SSL协议，集成了使用RSA技术的加密功能，结合MD5和SHA1，主要用于数字证书和数字签名，对于习惯于使用网上购物和网上银行的用户来说，几乎天天都在使用RSA技术。http://www.16sheji8.cn/
