当前位置:

首页 > 编程开发 > 用 Python 来实现 RSA 加解密

用 Python 来实现 RSA 加解密

昨天看到一篇英文文章[1],展示了如何用Python来实现RSA算法,代码的逻辑与前文一文搞懂RSA算法一样,不太熟悉RSA的朋友可以看一下一文搞懂RSA算法,里面对什么是RSA,RSA的数学原理进行了说明,并举了一个简单的例子,可以说是全知乎最容易读懂RSA的文章了(这话来自读者评论)。这篇英文提供的代码我运行了下,发现不能加密中文,于是就修改了下加解密的函数,让其支持中文加解密。今天的文章就分享一下如何用Python来实现RSA加解密的这一过程,帮助你建立RSA

本文目录

    昨天看到一篇英文文章[1],展示了如何用 Python 来实现 RSA 算法,代码的逻辑与前文一文搞懂 RSA 算法一样,不太熟悉 RSA 的朋友可以看一下一文搞懂 RSA 算法,里面对什么是 RSA,RSA 的数学原理进行了说明,并举了一个简单的例子,可以说是全知乎最容易读懂 RSA 的文章了(这话来自读者评论)。

    这篇英文提供的代码我运行了下,发现不能加密中文,于是就修改了下加解密的函数,让其支持中文加解密。今天的文章就分享一下如何用 Python 来实现 RSA 加解密的这一过程,帮助你建立 RSA 的直观认识,代码里的随机素数生成算法,也值得我们学习。

    0、效果演示

    咱们先看下效果。

    原文:“有内鬼,终止交易”

    用 Python 来实现 RSA 加解密

    密文,根本无法破解:

    用 Python 来实现 RSA 加解密

    解密之后:

    用 Python 来实现 RSA 加解密

    完整代码公众号「Python七号」回复「rsa」获取。

    1、密钥对的生成

    思路:

    1)随机找两个质数(素数) p 和 q,p 与 q 越大,越安全,这里选择 1024 位的质数:

    p = genprime(1024)
    q = genprime(1024)

    genprime() 函数的实现过程先不说。

    2)计算他们的乘积 n = p * q 及 欧拉函数 lambda_n。

    n = p * q
    lambda_n = (p - 1) * (q - 1)

    3)随机选择一个整数 e,条件是 1 < e < lambda_n,且 e 与 lambda_n 互质。比如选择 35537,35537 只有 16 位,必然小于 lambda_n。

    e = 35537

    4)找到一个整数 d,可以使得 e * d 除以 lambda_n 的余数为 1,并返回密钥对。

    d = eucalg(e, lambda_n)[0]
    if d < 0: d += lambda_n
    return (d, n), (e, n)

    eucalg 函数的实现放后面说。

    至此,密钥对的生成的函数如下:

    def create_keys():
     p = genprime(1024)
     q = genprime(1024)
     n = p * q
     lambda_n = (p - 1) * (q - 1)
     e = 35537
     d = eucalg(e, lambda_n)[0]
     if d < 0: d += lambda_n
     return (d, n), (e, n)

    2、加解密的实现

    加密和解密的过程是一样的,公钥加密,私钥解密,反过来也可以,私钥加密,公钥解密,只不过前者我们叫加密,后者我们叫签名。

    具体的函数实现如下:

    def encrypt_data(data,key):
    e_data = []
    for d in data:
     e = modpow(d, key[0], key[1]) 
     e_data.append(e)
    return e_data
    
    ## 加密和解密的逻辑完全一样
    decrypt_data = encrypt_data

    这里面用到了 modpow 函数,它用来计算公式 b^e % n = r 的。

    • 如果是加密过程,那么 b 是明文,(n,e)为公钥,r 为密文。
    • 如果是解密过程,那么 b 是密文,(n,d)为私钥,r 为名文。

    modpow 的定义如下:

    def modpow(b, e, n):
     # find length of e in bits
     tst = 1
     siz = 0
     while e >= tst:
    tst <<= 1
    siz += 1
     siz -= 1
     # calculate the result
     r = 1
     for i in range(siz, -1, -1):
    r = (r * r) % n
    if (e >> i) & 1: r = (r * b) % n
     return r

    3、随机质数的生成函数

    随机质数的生成函数,其中用到了矩阵乘法和斐波那契数列,可见数学对于算法的重要性。

    # matrix multiplication
    def sqmatrixmul(m1, m2, w, mod):
     mr = [[0 for j in range(w)] for i in range(w)]
     for i in range(w):
    for j in range(w):
     for k in range(w):
    mr[i][j] = (mr[i][j] + m1[i][k] * m2[k][j]) % mod
     return mr
    
    # fibonacci calculator
    def fib(x, mod):
     if x < 3: return 1
     x -= 2
     # find length of e in bits
     tst = 1
     siz = 0
     while x >= tst:
    tst <<= 1
    siz += 1
     siz -= 1
     # calculate the matrix
     fm = [
    # function matrix
    [0, 1],
    [1, 1]
     ]
     rm = [
    # result matrix
    # (identity)
    [1, 0],
    [0, 1]
     ]
     for i in range(siz, -1, -1):
    rm = sqmatrixmul(rm, rm, 2, mod)
    if (x >> i) & 1:
     rm = sqmatrixmul(rm, fm, 2, mod)
    
     # second row of resulting vector is result
     return (rm[1][0] + rm[1][1]) % mod
    
    def genprime(siz):
     while True:
    num = (1 << (siz - 1)) + secrets.randbits(siz - 1) - 10;
    # num must be 3 or 7 (mod 10)
    num -= num % 10
    num += 3 # 3 (mod 10)
    # heuristic test
    if modpow(2, num - 1, num) == 1 and fib(num + 1, num) == 0:
     return num
    num += 5 # 7 (mod 10)
    # heuristic test
    if modpow(2, num - 1, num) == 1 and fib(num + 1, num) == 0:
     return num

    4、eucalg 函数的实现

    函数的本质在于求下面二元一次方程的解:

    e * x - lambda_n * y =1

    具体代码:

    def eucalg(a, b):
     # make a the bigger one and b the lesser one
     swapped = False
     if a < b:
    a, b = b, a
    swapped = True
     # ca and cb store current a and b in form of
     # coefficients with initial a and b
     # a' = ca[0] * a + ca[1] * b
     # b' = cb[0] * a + cb[1] * b
     ca = (1, 0)
     cb = (0, 1)
     while b != 0:
    # k denotes how many times number b
    # can be substracted from a
    k = a // b
    # swap a and b so b is always the lesser one
    a, b, ca, cb = b, a-b*k, cb, (ca[0]-k*cb[0], ca[1]-k*cb[1])
     if swapped:
    return (ca[1], ca[0])
     else:
    return ca

    5、测试

    test.py 脚本使用方法:

    1)、生成密钥

    python test.py make-keys rsakey

    公钥保存在 rsakey.pub 中, 私钥保存在 rsakey.priv 中

    2)、对文件内容加密

    假如有文件 明文.txt:

    python test.py encrypt 明文.txt from rsakey to 密文.txt

    将生成 密文.txt

    3、 对文件内容解密

    假如有文件 密文.txt:

    python test.py decrypt 密文.txt as rsakey to 解密后.txt

    将生成 解密后.txt

    最后的话

    本文分享了 RSA 算法的 Python 的简单实现,可以帮助理解 RSA 算法。


    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    编程开发 Python
    相关文章 更多
    python删除一个列表里的重复元素的方法与代码示例
    python删除一个列表里的重复元素的方法与代码示例

    学习如何使用Python高效删除列表中的重复元素。本文提供5种常见方法的代码示例,涵盖保持顺序与不保持顺序的场景,适合初学者和进阶开发者参考。

    Python写接口的步骤及完整代码示例
    Python写接口的步骤及完整代码示例

    详细讲解使用Python编写Web接口的核心步骤与完整代码示例,涵盖环境准备、路由定义、数据校验、服务启动及调试测试方法。

    codex怎么读取word文档及docx文件操作教程
    codex怎么读取word文档及docx文件操作教程

    介绍如何利用编程工具读取和解析Word文档(docx格式),涵盖基础文本提取代码示例、结构化数据处理逻辑,以及处理复杂排版时的技术局限与替代方案。

    怎么在Python中调用C语言代码提升性能
    怎么在Python中调用C语言代码提升性能

    详细讲解在Python中调用C语言代码提升性能的完整实践指南,包含原理分析、编译步骤、ctypes与CFFI具体实现、性能对比及常见陷阱。

    Python与C语言的性能差异及底层原理
    Python与C语言的性能差异及底层原理

    深入解析Python与C语言在执行效率上的数量级差异,从编译机制、变量内存布局、动态类型推断到GIL锁,系统阐明底层核心原理。

    Python和C语言哪个更适合编程入门
    Python和C语言哪个更适合编程入门

    客观对比Python与C语言在心智负担、底层机制与学习反馈上的核心差异,提供清晰有据的选择标准与切实的入门学习路径。

    selenium上传文件教程本地文件路径设置方法
    selenium上传文件教程本地文件路径设置方法

    深入解析Selenium处理文件上传的技术细节,涵盖标准HTML控件的路径直接注入法与非标准控件的系统级模拟方案,提供Windows与Linux环境下的路径设置最佳实践及常见异常排查。

    大数据开发语言选型:Java对比Scala与Python的优缺点及适用场景
    大数据开发语言选型:Java对比Scala与Python的优缺点及适用场景

    针对大数据工程场景,系统对比Java、Scala与Python在执行性能、生态结合、开发效率和维护成本上的核心差异,给出清晰的架构选型依据与落地方案。

    langgraph python guide中文入门教程详解
    langgraph python guide中文入门教程详解

    本篇LangGraph Python中文入门教程详解,系统梳理StateGraph状态机定义、节点编写、边与条件路由、检查点持久化(MemorySaver)等核心机制,提供从环境安装到完整循环智能体构建的代码示例与实操指导。

    Windows 安装 Python:从官方入口到虚拟环境的可复现实践
    Windows 安装 Python:从官方入口到虚拟环境的可复现实践

    面向后端开发者,基于 Python 官方文档说明如何在 Windows 上安装 Python、创建 venv 虚拟环境及使用 pip 管理依赖。包含可复制命令、验证方法及工具选择边界,避免常见配置误区。

    查看更多
    精品专题 更多
    装机必备
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows
    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程
    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    Mac软件 更多
    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版
    Windows/ macOS/ Linux

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版
    Windows/ macOS/ Linux

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    Aperty macOS版
    Aperty macOS版
    macOS

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    WINDOWS 更多
    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版
    Windows/ macOS/ Linux

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版
    Windows/ macOS/ Linux

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    PixTV 网页版
    PixTV 网页版
    Windows

    PixTV 是一款在浏览器中使用的 AI 视觉内容创作平台,提供图片、视频、音频、文字生成、AI 分镜、局部重绘、提示词反推和无限画布等工具,适合短剧、漫剧、广告及社交媒体内容制作。