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大家好,
我向我的 10 年级 IT 类展示了这个网站:
教他们有关公钥私钥加密的知识。最初,我要求他们在 Excel 中自行重现计算结果,但事实证明,当涉及到此类数字时,Excel 严重受到攻击。
我决定用 Python 和 Obj-C 为他们演示。整个Python代码如下:
from Tkinter import *
def appClose():
sys.exit()
def setup_algorithm():
p = int(pText.get())
q = int(qText.get())
e = int(eText.get())
N = p*q
nText.config(text=str(N))
eText2.config(text=str(e))
modValue = (p-1)*(q-1)
print 'Mod value = ', modValue
result = 0
d = 0
while result != 1:
d += 1
if d > 999:
result = 1
else:
result = divmod((e * d),modValue)[1]
dText.config(text=str(d))
def encrypt():
plainTextValue = int(plainIn.get())
N = int(nText.cget("text"))
e = int(eText2.cget("text"))
cipher = pow(plainTextValue, e) % N
cipherOut.insert(0,cipher)
def decrypt():
cipherTextValue = int(cipherIn.get())
N = int(nText.cget("text"))
d = int(dText.cget("text"))
plain = pow(cipherTextValue, d) % N
plainOut.insert(0, plain)
main = Tk()
main.title('Public Private Key Encryption Demo')
main.geometry('700x600+200+100')
pLabel = Label(main, text='p = ')
pLabel.grid(row=1, column=1, padx=10, pady=10)
qLabel = Label(main, text='q = ')
qLabel.grid(row=2, column=1, padx=10, pady=10)
eLabel = Label(main, text='e = ')
eLabel.grid(row=3, column=1, padx=10, pady=10)
pText = Entry(main, width=5)
pText.grid(row=1, column=2, padx=10)
qText = Entry(main, width=5)
qText.grid(row=2, column=2, padx=10)
eText = Entry(main, width=5)
eText.grid(row=3, column=2, padx=10)
space1 = Label(main)
space1.grid(row=1, column=3, padx=50)
pubLabel = Label(main, text='Public key details')
pubLabel.grid(row=1, column=4, padx=10, columnspan=2)
privLabel = Label(main, text='Private key details')
privLabel.grid(row=4, column=4, padx=10, pady=10, columnspan=2)
nLabel = Label(main, text='N = ')
nLabel.grid(row=2, column=4)
eLabel2 = Label(main, text='e = ')
eLabel2.grid(row=3, column=4)
nText = Label(main)
nText.grid(row=2, column=5, padx=10)
eText2 = Label(main)
eText2.grid(row=3, column=5, padx=10)
dLabel = Label(main, text='d = ')
dLabel.grid(row=5, column=4)
dText = Label(main)
dText.grid(row=5, column=5, padx=10)
space2 = Label(main)
space2.grid(row=6, column=1, pady=20)
lbPlainIn = Label(main, text='Plaintext In')
lbPlainIn.grid(row=7, column=1)
plainIn = Entry(main)
plainIn.grid(row=7, column=2)
lbCipherOut = Label(main, text='Ciphertext Out')
lbCipherOut.grid(row=9, column=1)
cipherOut = Entry(main)
cipherOut.grid(row=9, column=2)
lbCipherIn = Label(main, text='Ciphertext In')
lbCipherIn.grid(row=7, column=4)
cipherIn = Entry(main)
cipherIn.grid(row=7, column=5)
lbPlainOut = Label(main, text='Plaintext Out')
lbPlainOut.grid(row=9, column=4)
plainOut = Entry(main)
plainOut.grid(row=9, column=5)
space3 = Label(main)
space3.grid(row=10, column=0, pady=20)
pbClose = Button(main, text='Close', command=appClose)
pbClose.grid(row=10, column=3)
pbSetup = Button(main, text='Setup', command=setup_algorithm)
pbSetup.grid(row=4, column=2)
pbEncrypt = Button(main, text='Encrypt', command=encrypt)
pbEncrypt.grid(row=8, column=2, pady=10)
pbDecrypt = Button(main, text='Decrypt', command=decrypt)
pbDecrypt.grid(row=8, column=5, pady=10)
mainloop()
我对大量代码表示歉意。我提请您注意两种方法:加密和解密。在这种情况下,它们的工作方式与广告中的完全一样,并且可以重现网站上显示的计算结果。
当我在 Obj-C 中编写相同的代码时:
#import "UIController.h"
@implementation UIController
- (id)init {
self = [super init];
if (self) {
// Initialize self.
NSLog(@"Init ran");
}
return self;
}
-(void)awakeFromNib
{
[txtNValue setStringValue:@"187"];
[txtEValue2 setStringValue:@"7"];
[txtDValue setStringValue:@"23"];
}
-(int)findDValue:(int)p :(int)q :(int)e
{
NSLog(@"Find d value");
int d = 0;
int result;
while (d < 1000)
{
result = (e * d) % ((p-1)*(q-1));
if (result == 1) {
return d;
}
d++;
}
return d;
}
-(IBAction)setupAlgorithm:(id)sender
{
int p = [[txtPValue stringValue]intValue];
int q = [[txtQValue stringValue]intValue];
int e = [[txtEValue stringValue]intValue];
int N = p * q;
[txtNValue setStringValue:[NSString stringWithFormat:@"%i", N]];
[txtEValue2 setStringValue:[NSString stringWithFormat:@"%i", e]];
int d = [self findDValue:p:q:e];
NSLog(@"d = %i", d);
[txtDValue setStringValue:[NSString stringWithFormat:@"%i", d]];
}
-(IBAction)encrypt:(id)sender
{
double plainTextValue = [[txtPlainInput stringValue]doubleValue];
double e = [[txtEValue2 stringValue]doubleValue];
double N = [[txtNValue stringValue]doubleValue];
NSLog(@"N = %f and e = %f", N, e);
double cipher = fmod(pow(plainTextValue, e), N);
NSLog(@"%f", pow(plainTextValue, e));
[txtCipherOutput setStringValue:[NSString stringWithFormat:@"%f", cipher]];
}
-(IBAction)decrypt:(id)sender
{
double cipherTextValue = [[txtCipherInput stringValue]doubleValue];
double d = [[txtDValue stringValue]doubleValue];
double N = [[txtNValue stringValue]doubleValue];
NSLog(@"N = %f and d = %f", N, d);
double plain = fmod(pow(cipherTextValue, d), N);
NSLog(@"%f", pow(cipherTextValue, d));
[txtPlainOutput setStringValue:[NSString stringWithFormat:@"%f", plain]];
}
@end
加密端有效,“88”被加密为“11”,但反之则不起作用。解密时,“11”解密为“149”。 pow() 计算的结果是正确的,所以它一定与 Obj-C 中的 fmod() 计算有关,但我不知道为什么。
谁能给我解释一下吗?
谢谢
最佳答案
所以基本上,1123 需要太多的位才能容纳长 double 的尾数。幸运的是,有一个简单的算法可以做到 modular exponentiation这依赖于这样一个事实:
(a * b) % m == (a * (b % m)) % m
维基百科页面上有一个名为 Right to Left Binary method 的算法。其工作时间为 O(n),其中 n 是指数中的位数。该函数的 C 版本如下所示(注意未编译或测试)。
unsigned int
modular_pow(unsigned int base, unsigned int exponent, unsigned int modulus)
{
unsigned int result = 1;
base = base % modulus;
while (exponent > 0)
{
if (exponent % 2 == 1)
{
result = (result * base) % modulus;
}
exponent /= 2;
base = (base * base) % modulus;
}
return result;
}
请注意,许多大数库都有此函数的内置版本。例如,Java 的 BigInteger 有一个名为 modPow() 的方法。
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我是一名优秀的程序员,十分优秀!