RSA非对称算法：利用python中的RSA模块来实现RSA非对称算法，以及算法的封装

川长思鸟来 2023-09-27 13:26 109阅读 0赞

## RSA算法简介 ##

RSA是一种非对称算法，也称公钥密码算法。所谓公钥密码算法，是指加密和解密使用不同的密码的方式，因此公钥密码通常也称为非对称密码。  
RSA于1977年由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。

RSA算法的地位：是现今使用最广泛的公钥密码算法，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。

## RSA算法在我国的现状： ##

*  由于RSA算法1024位密钥面临严重的安全威胁,为保障电子认证服务安全应用,2016年12月5日,上海市密码管理局在其官方网站上发布公告,称从2017年1月1日起停止提供RSA算法1024位密钥对服务,并配合电子认证服务机构和应用单位做好应对措施,确保平稳过渡。
 *  在国密改造过程中，被SM2取代。

## RSA算法特点： ##

*  是一种公钥密码算法，也称非对称密码算法。
 *  密钥包括公钥和私钥，公钥可以对外公开，私钥不公开。公钥和私钥不相同。公钥用于加密，私钥用于解密。
 *  由已知加密密钥（公钥）推导出解密密钥在计算上是不可行的。
 *  加密算法和解密算法也都是公开的。
 *  RSA允许你选择公钥的大小。512位的密钥被视为不安全的；768位的密钥不用担心受到除了国家安全管理（NSA）外的其他事物的危害。
 *  应用广泛。RSA在一些主要产品内部都有嵌入，像 Windows、网景 Navigator、 Quicken和 Lotus Notes。
 *  同样的公钥，同样的数据，两次加密的结果是不相同的，但是，并不影响解密。
 *  常见的非对称加密: RSA, DSA, SM2。

## RSA加密算法原理： ##

RSA公开密钥密码体制的原理是：根据数论，寻求两个大素数比较简单，而将它们的乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。

公钥： （E，N）  
私钥 ：（D，N）  
密钥对： （E，D，N）  
加密：  
密文＝明文EmodN密文＝明文EmodN

解密：  
明文＝密文DmodN明文＝密文DmodN

这个过程可以描述为：  
（1）任意选取两个不同的大素数p和q计算乘积 ；  
（2）任意选取一个大整数e，满足 ，整数e用做加密钥（注意：e的选取是很容易的，例如，所有大于p和q的素数都可用）；  
（3）确定的解密钥d，满足 ，即 是一个任意的整数；所以，若知道e和，则很容易计算出d ；  
（4）公开整数n和e，秘密保存d ；  
（5）将明文m（m<n是一个整数）加密成密文c

（6）将密文c解密为明文m  
然而只根据n和e（注意：不是p和q）要计算出d是不可能的。因此，任何人都可对明文进行加密，但只有授权用户（知道d）才可对密文解密。

## 利用python进行RSA加密和解密 ##

#### 密钥对的生成 ####

from Crypto.PublicKey import RSA
    from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5
    from Crypto import Random
    import base64
    
    #创建非对称密钥
    def create_key():
        random_generator = Random.new().read
        rsakey = RSA.generate(1024,random_generator)
        #保存公钥到文件
        with open("public_rsa.pem", mode="wb") as f:
            f.write(rsakey.publickey().exportKey())
        #保存私钥到文件
        with open("private_rsa.pem", mode="wb") as f:
            f.write(rsakey.exportKey())```

#### 加密与解密 ####

def rsa_encode(data):
        with open("public_rsa.pem", mode="r") as f:
            key = f.read()
            pub_key = RSA.importKey(key)
            rsa = PKCS1_v1_5.new(pub_key)
    
            result = rsa.encrypt(data.encode("utf-8"))
            # 处理成b64方便传输
            b64_result = base64.b64encode(result).decode("utf-8")
            print(b64_result)
    
    def rsa_decode(cipher_data):
        # 解密
        with open("private_rsa.pem", mode="r") as f:
            key = f.read()
            pri_key = RSA.importKey(key)
            rsa = PKCS1_v1_5.new(pri_key)
            result = rsa.decrypt(base64.b64decode(cipher_data), 0)
            print(result.decode("utf-8"))
    
    # main 
    if __name__ == '__main__':
        #print("rsa create key begin");
        #create_key();
    
        data = "有年终奖么？"
        rsa_encode(data);
        cipher_data = "rVRWaQqCJI0bWzrqv+UumdswKBrt9GIcUhxDl0R8Al54x6yDq+YBewlArygk/kGx972M2iWElQm3OXKLOwY6+Jwc6mZY2yzWzhYcxUDRgMNI9c35w1ZYAQgCGPmwo+DuprH0ieUwz57sOxgTY5Ac9e4Ua2krmG6fUW6OAIiFkDhBNdgyHqyzNoM7tpgo5oXk1VM5IuA6Lf64i3OTeB+8DO5sHeyyZmSUv19TfKivLhrF+Ee5d8MMaF49eQscLuPJCg1zhLINQzZkk9mxl64pi1EVd0p4Sy7Bypi8ywMBTErxlUVkWc4jqYIPNZps2cqrDL5MFZktIzh+SQk50gAS7A=="
    
        rsa_decode();

运行结果：

> rVRWaQqCJI0bWzrqv+UumdswKBrt9GIcUhxDl0R8Al54x6yDq+YBewlArygk/kGx972M2iWElQm3OXKLOwY6+Jwc6mZY2yzWzhYcxUDRgMNI9c35w1ZYAQgCGPmwo+DuprH0ieUwz57sOxgTY5Ac9e4Ua2krmG6fUW6OAIiFkDhBNdgyHqyzNoM7tpgo5oXk1VM5IuA6Lf64i3OTeB+8DO5sHeyyZmSUv19TfKivLhrF+Ee5d8MMaF49eQscLuPJCg1zhLINQzZkk9mxl64pi1EVd0p4Sy7Bypi8ywMBTErxlUVkWc4jqYIPNZps2cqrDL5MFZktIzh+SQk50gAS7A==  
> 有年终奖么？