RSA.h文件:
//! RSA 动态链接库实现 H文件
/*!
@author 朱孟斌
@e-mail zmb.tsubasa@gmail.com
@version 1.0
@date 2011-03
@{
*/
#ifndef RSA_H
#define RSA_H
#include <stdio.h>
#include <string>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <malloc.h>
#include <iostream>
#include <ppl.h>
using namespace std;
using namespace Concurrency;
//! MAX是数组的最大个数,LEN为结构体slink的占用内存空间大小 */
#define MAX 100
#define LEN sizeof(struct slink)
//! #能够进行动态链接库编译的RSA类
/*!
@see class _declspec(dllexport) RSA
将RSA算法写成动态链接库的形式方便调用,其中有公钥,私钥和明文
就可以进行明文的加密和解密
*/
class _declspec(dllexport) RSA
{
public:
//! # 新定义的数据结构slink
/*!
@see struct slink
数据结构中,bignum存储的是随机生成的大数,next是指向后面的指针
@see int bignum[MAX]
*/
typedef struct slink
{
int bignum[MAX];/*!< bignum[98]用来标记正负号,1正,0负bignum[99]来标记实际长度*/
struct slink *next;
}slink;
public:
//! #RSA 的构造函数
/*!
@see RSA()
其中应该对RSA类中的一些变量进行相应的初始化
*/
RSA();
//! #RSA的析构函数
/*!
@see ~RSA()
释放内存
*/
~RSA();
public:
//! #RSA的大数运算函数库
/** @大数比较函数
@see int cmp(int, int)
*/
int cmp(int a1[MAX],int a2[MAX]);
/** @大数类型转换函数
@see void mov(int a[MAX],int *b);
*/
void mov(int a[MAX],int *b);
/** @大数乘积函数
@see void mul(int a1[MAX],int a2[MAX],int *c);
*/
void mul(int a1[MAX],int a2[MAX],int *c);
/** @大数相加函数
@see void add(int a1[MAX],int a2[MAX],int *c);
*/
void add(int a1[MAX],int a2[MAX],int *c);
/** @大数大数相减函数
@see void sub(int a1[MAX],int a2[MAX],int *c);
*/
void sub(int a1[MAX],int a2[MAX],int *c);
/*! @大数取模函数
@see void mod(int a[MAX],int b[MAX],int *c);
@attention /c=a mod b//注意:经检验知道此处A和C的数组都改变了。
*/
void mod(int a[MAX],int b[MAX],int *c);
/*! @大数相除函数
@see void divt(int t[MAX],int b[MAX],int *c ,int *w);
@attention //试商法//调用以后w为a mod b, C为a div b;
*/
void divt(int t[MAX],int b[MAX],int *c ,int *w);
/*! @解决 了 m=a*b mod n;
/*!
@see void mulmod(int a[MAX] ,int b[MAX] ,int n[MAX],int *m);
*/
void mulmod(int a[MAX] ,int b[MAX] ,int n[MAX],int *m);
/*! @解决 m=a^p mod n的函数问题
/*!
@see void expmod(int a[MAX] ,int p[MAX] ,int n[MAX],int *m);
*/
void expmod(int a[MAX] ,int p[MAX] ,int n[MAX],int *m);
/*! @判断是否为素数
@see int is_prime_san(int p[MAX] );
*/
int is_prime_san(int p[MAX] );
/*! @判断两个大数之间是否互质
@see int coprime(int e[MAX],int s[MAX]);
*/
int coprime(int e[MAX],int s[MAX]);
/*! @随机产生素数
@see void prime_random(int *p,int *q);
*/
void prime_random(int *p,int *q);
/*! @产生素数e
@see void erand(int e[MAX],int m[MAX]);
*/
void erand(int e[MAX],int m[MAX]);
/*! @根据规则产生其他的数
@see void rsad(int e[MAX],int g[MAX],int *d);
*/
void rsad(int e[MAX],int g[MAX],int *d);
/*! @求解密密钥d的函数(根据Euclid算法)
@see unsigned long rsa(unsigned long p,unsigned long q,unsigned long e);
*/
unsigned long rsa(unsigned long p,unsigned long q,unsigned long e);
//! #RSA的产生大数的公钥和私钥的函数
/*!
@see bool RSAKey();
@param 没有任何输入,
@param 随机产生e,d,n的函数,其运行时间比较长,需要等待
@return[bool] 成功返回true,失败返回false
*/
bool RSAKey();
//! #RSA的进行文件加密的函数
/*!
@see string tencrypto(int e[MAX], int n[MAX], char* text);
@param[int[] e,n为随机产生的公钥,利用公钥进行加密
@param[char* text为明文,明文以char*的格式存储
@return[string] 返回值为加密成功之后的密文,采用string类型进行存储
*/
string tencrypto(int e[MAX], int n[MAX], char* text);
//! #RSA的进行文件解密的函数
/*!
@see string tdecrypto(int d[MAX], int n[MAX], string text);
@param[int[] d,n为私钥,由函数RSAKey()产生
@param[string text为密文,对应加密函数,密文的格式为string
@return[string] 解密之后的明文采用string进行存储
*/
string tdecrypto(int d[MAX], int n[MAX], string text);
public:
/** @brief 定义的全局变量,存储密钥 */
int p[MAX],q[MAX],n[MAX],d[MAX],e[MAX],m[MAX],p1[MAX],q1[MAX];
private:
int i;
char c;
//struct slink *head,*h1,*h2;
};
#endif // RSA_H
RSA.c文件:
/*! * @ RSA 动态链接库实现 CPP文件 * @author 朱孟斌 * @e-mail zmb.tsubasa@gmail.com * @version 1.0 * @date 2011-03 * @{ */ #include "RSA.h" RSA::RSA() { } RSA::~RSA() { } /*----------------------------创建自己的大数运算库---------------------------------*/ int RSA::cmp(int a1[MAX],int a2[MAX]) { int l1, l2; int i; l1=a1[99]; l2=a2[99]; if (l1>l2) return 1; if (l1<l2) return -1; for(i=(l1-1);i>=0;i--) { if (a1[i]>a2[i]) return 1 ; if (a1[i]<a2[i]) return -1; } return 0; } void RSA::mov(int a[MAX],int *b) { int j; for(j=0;j<MAX;j++) b[j]=a[j]; return ; } void RSA::mul(int a1[MAX],int a2[MAX],int *c) { int i,j; int y; int x; int z; int w; int l1, l2; l1=a1[MAX-1]; l2=a2[MAX-1]; if (a1[MAX-2]=='-'&& a2[MAX-2]=='-') c[MAX-2]=0; else if (a1[MAX-2]=='-') c[MAX-2]='-'; else if (a2[MAX-2]=='-') c[MAX-2]='-'; for(i=0;i<l1;i++) { for(j=0;j<l2;j++) { x=a1[i]*a2[j]; y=x/10; z=x%10; w=i+j; c[w]=c[w]+z; c[w+1]=c[w+1]+y+c[w]/10; c[w]=c[w]%10; } } w=l1+l2; if(c[w-1]==0)w=w-1; c[MAX-1]=w; return; } void RSA::add(int a1[MAX],int a2[MAX],int *c) { int i,l1,l2; int len,temp[MAX]; int k=0; l1=a1[MAX-1]; l2=a2[MAX-1]; if((a1[MAX-2]=='-')&&(a2[MAX-2]=='-')) { c[MAX-2]='-'; } else if (a1[MAX-2]=='-') { mov(a1,temp); temp[MAX-2]=0; sub(a2,temp,c); return; } else if (a2[MAX-2]=='-') { mov(a2,temp); temp[98]=0; sub(a1,temp,c); return; } if(l1<l2)len=l1; else len=l2; for(i=0;i<len;i++) { c[i]=(a1[i]+a2[i]+k)%10; k=(a1[i]+a2[i]+k)/10; } if(l1>len) { for(i=len;i<l1;i++) { c[i]=(a1[i]+k)%10; k=(a1[i]+k)/10; } if(k!=0) { c[l1]=k; len=l1+1; } else len=l1; } else { for(i=len;i<l2;i++) { c[i]=(a2[i]+k)%10; k=(a2[i]+k)/10; } if(k!=0) { c[l2]=k; len=l2+1; } else len=l2; } c[99]=len; return; } void RSA::sub(int a1[MAX],int a2[MAX],int *c) { int i,l1,l2; int len,t1[MAX],t2[MAX]; int k=0; l1=a1[MAX-1]; l2=a2[MAX-1]; if ((a1[MAX-2]=='-') && (a2[MAX-2]=='-')) { mov(a1,t1); mov(a2,t2); t1[MAX-2]=0; t2[MAX-2]=0; sub(t2,t1,c); return; } else if( a2[MAX-2]=='-') { mov(a2,t2); t2[MAX-2]=0; add(a1,t2,c); return; } else if (a1[MAX-2]=='-') { mov(a2,t2); t2[MAX-2]='-'; add(a1,t2,c); return; } if(cmp(a1,a2)==1) { len=l2; for(i=0;i<len;i++) { if ((a1[i]-k-a2[i])<0) { c[i]=(a1[i]-a2[i]-k+10)%10; k=1; } else { c[i]=(a1[i]-a2[i]-k)%10; k=0; } } for(i=len;i<l1;i++) { if ((a1[i]-k)<0) { c[i]=(a1[i]-k+10)%10; k=1; } else { c[i]=(a1[i]-k)%10; k=0; } } if(c[l1-1]==0)/*使得数组C中的前面所以0字符不显示了,如1000-20=0980--->显示为980了*/ { len=l1-1; i=2; while (c[l1-i]==0)/*111456-111450=00006,消除0后变成了6;*/ { len=l1-i; i++; } } else { len=l1; } } else if(cmp(a1,a2)==(-1)) { c[MAX-2]='-'; len=l1; for(i=0;i<len;i++) { if ((a2[i]-k-a1[i])<0) { c[i]=(a2[i]-a1[i]-k+10)%10; k=1; } else { c[i]=(a2[i]-a1[i]-k)%10; k=0; } } for(i=len;i<l2;i++) { if ((a2[i]-k)<0) { c[i]=(a2[i]-k+10)%10; k=1; } else { c[i]=(a2[i]-k)%10; k=0; } } if(c[l2-1]==0) { len=l2-1; i=2; while (c[l1-i]==0) { len=l1-i; i++; } } else len=l2; } else if(cmp(a1,a2)==0) { len=1; c[len-1]=0; } c[MAX-1]=len; return; } void RSA::mod(int a[MAX],int b[MAX],int *c)/*/c=a mod b//注意:经检验知道此处A和C的数组都改变了。*/ { int d[MAX]; mov (a,d); while (cmp(d,b)!=(-1))/*/c=a-b-b-b-b-b.......until(c<b)*/ { sub(d,b,c); mov(c,d);/*/c复制给a*/ } return ; } void RSA::divt(int t[MAX],int b[MAX],int *c ,int *w)/*//试商法//调用以后w为a mod b, C为a div b;*/ { int a1,b1,i,j,m;/*w用于暂时保存数据*/ int d[MAX],e[MAX],f[MAX],g[MAX],a[MAX]; mov(t,a); for(i=0;i<MAX;i++) e[i]=0; for(i=0;i<MAX;i++) d[i]=0; for(i=0;i<MAX;i++) g[i]=0; a1=a[MAX-1]; b1=b[MAX-1]; if (cmp(a,b)==(-1)) { c[0]=0; c[MAX-1]=1; mov(t,w); return; } else if (cmp(a,b)==0) { c[0]=1; c[MAX-1]=1; w[0]=0; w[MAX-1]=1; return; } m=(a1-b1); for(i=m;i>=0;i--)/*341245/3=341245-300000*1--->41245-30000*1--->11245-3000*3--->2245-300*7--->145-30*4=25--->25-3*8=1*/ { for(j=0;j<MAX;j++) d[j]=0; d[i]=1; d[MAX-1]=i+1; mov(b,g); mul(g,d,e); while (cmp(a,e)!=(-1)) { c[i]++; sub(a,e,f); mov(f,a);/*f复制给g*/ } for(j=i;j<MAX;j++)/*高位清零*/ e[j]=0; } mov(a,w); if (c[m]==0) c[MAX-1]=m; else c[MAX-1]=m+1; return; } void RSA::mulmod(int a[MAX] ,int b[MAX] ,int n[MAX],int *m)/*解决 了 m=a*b mod n;*/ { int c[MAX],d[MAX]; int i; for(i=0;i<MAX;i++) d[i]=c[i]=0; mul(a,b,c); divt(c,n, d,m); //for(i=0;i<m[MAX-1];i++) // printf("%d",m[m[MAX-1]-i-1]); //printf("\nm length is : %d \n",m[MAX-1]); } /*-------------接下来的重点任务是要着手解决 m=a^p mod n的函数问题------------*/ void RSA::expmod(int a[MAX] ,int p[MAX] ,int n[MAX],int *m) { int t[MAX],l[MAX],temp[MAX]; /*/t放入2,l放入1;*/ int w[MAX],s[MAX],c[MAX],b[MAX],i; for(i=0;i<MAX-1;i++) b[i]=l[i]=t[i]=w[i]=0; t[0]=2;t[MAX-1]=1; l[0]=1;l[MAX-1]=1; mov(l,temp); mov(a,m); mov(p,b); while(cmp(b,l)!=0) { for(i=0;i<MAX;i++) w[i]=c[i]=0; divt(b,t,w,c);/*// c=p mod 2 w= p /2*/ mov(w,b);/*//p=p/2*/ if(cmp(c,l)==0) /*/余数c==1*/ { for(i=0;i<MAX;i++) w[i]=0; mul(temp,m,w); mov(w,temp); for(i=0;i<MAX;i++) w[i]=c[i]=0; divt(temp,n,w,c);/* /c为余c=temp % n,w为商w=temp/n */ mov(c,temp); } for(i=0;i<MAX;i++) s[i]=0; mul(m,m,s);//s=a*a for(i=0;i<MAX;i++) c[i]=0; divt(s,n,w,c);/*/w=s/n;c=s mod n*/ mov (c,m); } for(i=0;i<MAX;i++) s[i]=0; mul(m,temp,s); for(i=0;i<MAX;i++) c[i]=0; divt(s,n,w,c); mov (c,m);/*余数s给m*/ m[MAX-2]=a[MAX-2];/*为后面的汉字显示需要,用第99位做为标记*/ return;/*/k=temp*k%n;*/ } int RSA::is_prime_san(int p[MAX] ) { int i,a[MAX],t[MAX],s[MAX],o[MAX]; for(i=0;i<MAX;i++) s[i]=o[i]=a[i]=t[i]=0; t[0]=1; t[MAX-1]=1; a[0]=2;// { 2,3,5,7 } a[MAX-1]=1; sub(p,t,s); expmod ( a, s, p ,o); if ( cmp(o,t) != 0 ) { return 0; } a[0]=3; for(i=0;i<MAX;i++) o[i]=0; expmod ( a, s, p ,o); if ( cmp(o,t) != 0 ) { return 0; } a[0]=5; for(i=0;i<MAX;i++) o[i]=0; expmod ( a, s, p ,o); if ( cmp(o,t) != 0 ) { return 0; } a[0]=7; for(i=0;i<MAX;i++) o[i]=0; expmod ( a, s, p ,o); if ( cmp(o,t) != 0 ) { return 0; } return 1; } int RSA::coprime(int e[MAX],int s[MAX]) /*//// 判断两个大数之间是否互质////*/ { int a[MAX],b[MAX],c[MAX],d[MAX],o[MAX],l[MAX]; int i; for(i=0;i<MAX;i++) l[i]=o[i]=c[i]=d[i]=0; o[0]=0;o[MAX-1]=1; l[0]=1;l[MAX-1]=1; mov(e,b); mov(s,a); do { if(cmp(b,l)==0) { return 1; } for(i=0;i<MAX;i++) c[i]=0; divt(a,b,d,c); mov(b,a);/*b--->a*/ mov(c,b);/*c--->b*/ }while(cmp(c,o)!=0); /* printf("Ihey are not coprime!\n");*/ return 0; } void RSA::prime_random(int *p,int *q) { int i,k; time_t t; p[0]=1; q[0]=3; p[MAX-1]=10; q[MAX-1]=11; do { t=time(NULL); srand((unsigned long)t); for(i=1;i<p[MAX-1]-1;i++) { k=rand()%10; p[i]=k; } k=rand()%10; while (k==0) { k=rand()%10; } p[p[MAX-1]-1]=k; }while((is_prime_san(p))!=1); do { t=time(NULL); srand((unsigned long)t); for(i=1;i<q[MAX-1];i++) { k=rand()%10; q[i]=k; } }while((is_prime_san(q))!=1); return; } void RSA::erand(int e[MAX],int m[MAX]) { int i,k; time_t t; e[MAX-1]=5; do { t=time(NULL); srand((unsigned long)t); for(i=0;i<e[MAX-1]-1;i++) { k=rand()%10; e[i]=k; } while((k=rand()%10)==0) k=rand()%10; e[e[MAX-1]-1]=k; }while(coprime( e, m)!=1); return ; } void RSA::rsad(int e[MAX],int g[MAX],int *d) { int r[MAX],n1[MAX],n2[MAX],k[MAX],w[MAX]; int i,t[MAX],b1[MAX],b2[MAX],temp[MAX]; mov(g,n1); mov(e,n2); for(i=0;i<MAX;i++) k[i]=w[i]=r[i]=temp[i]=b1[i]=b2[i]=t[i]=0; b1[MAX-1]=0;b1[0]=0;/*/b1=0;*/ b2[MAX-1]=1;b2[0]=1;/*/b2=1;*/ while(1) { for(i=0;i<MAX;i++) k[i]=w[i]=0; divt(n1,n2,k,w);/*/k=n1/n2;*/ for(i=0;i<MAX;i++) temp[i]=0; mul(k,n2,temp);/*/temp=k*n2;*/ for(i=0;i<MAX;i++) r[i]=0; sub(n1,temp,r); if((r[MAX-1]==1) && (r[0]==0))/*/r=0*/ { break; } else { mov(n2,n1);/*/n1=n2;*/ mov( r,n2);/*/n2=r;*/ mov(b2, t);/*/t=b2;*/ for(i=0;i<MAX;i++) temp[i]=0; mul(k,b2,temp);/*/b2=b1-k*b2;*/ for(i=0;i<MAX;i++) b2[i]=0; sub(b1,temp,b2); mov(t,b1); } } for(i=0;i<MAX;i++) t[i]=0; add(b2,g,t); for(i=0;i<MAX;i++) temp[i]=d[i]=0; divt(t,g,temp,d); } /*/求解密密钥d的函数(根据Euclid算法)96403770511368768000*/ unsigned long RSA::rsa(unsigned long p,unsigned long q,unsigned long e) /*/求解密密钥d的函数(根据Euclid算法)*/ { unsigned long g,k,r,n1,n2,t; unsigned long b1=0,b2=1; g=(p-1)*(q-1); n1=g; n2=e; while(1) { k=n1/n2; r=n1-k*n2; if(r!=0) { n1=n2; n2=r; t=b2; b2=b1-k*b2; b1=t; } else { break; } } return (g+b2)%g; } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //! RSA的进行文件加密的函数 /*! * @param[in] e,n为随机产生的公钥,利用公钥进行加密 * @param[in] text为明文,明文以char*的格式存储 * @return[string] 返回值为加密成功之后的密文,采用string类型进行存储 * @pre \e 进行加密的过程中进行了数据类型的转换 * @see e,d,n & text */ string RSA::tencrypto(int e[MAX], int n[MAX], char* text)/*//对有需要的文件进行加密*/ { int i,k,count,temp,c; char ch; struct slink *p,*p1,*p2; struct slink *h; h=p=p1=p2=(struct slink * )malloc(LEN); h=NULL; if (text == NULL) { return NULL; } count=0; int j; for (j = 0 ; j < strlen(text); j++) { ch = text[j]; c=ch; k=0; if(c<0) { c=abs(c);/*/把负数取正并且做一个标记*/ p1->bignum[MAX-2]='0'; } else { p1->bignum[MAX-2]='1'; } while(c/10!=0) { temp=c%10; c=c/10; p1->bignum[k]=temp; k++; } p1->bignum[k]=c; p1->bignum[MAX-1]=k+1; count=count+1; if(count==1) h=p1; else p2->next=p1; p2=p1; p1=(struct slink * )malloc(LEN); } p2->next=NULL; string res; p=p1=(struct slink * )malloc(LEN); p=h; if(h!=NULL) do { expmod( p->bignum , e ,n ,p1->bignum); ch=p1->bignum[MAX-2]; res += ch; if ((p1->bignum[MAX-1]/10) ==0)/*/判断p1->bignum[99]的是否大于十;*/ { ch=0+48; res += ch; ch=p1->bignum[MAX-1]+48; res += ch; } else { ch=p1->bignum[MAX-1]/10+48; res += ch; ch=p1->bignum[MAX-1]%10+48; res += ch; } for(i=0;i<p1->bignum[MAX-1];i++) { ch=p1->bignum[i]+48; res += ch; } p=p->next; p1=(struct slink * )malloc(LEN); }while(p!=NULL); return res; } //! RSA的进行文件解密的函数 /*! * @param[in] d,n为私钥,由函数RSAKey()产生 * @param[in] text为密文,对应加密函数,密文的格式为string * @return[string] 解密之后的明文采用string进行存储 * @pre \e 进行解密的过程中进行了数据类型的转换 * @see e,d,n & text */ string RSA::tdecrypto(int d[MAX], int n[MAX], string text) { struct slink *h,*p1,*p2; char ch; int i,j,k,c,count,temp; i=0; j=3; count=0; h=p1=p2=(struct slink * )malloc(LEN); int kk; for (kk = 0; kk < text.length(); kk++) { ch = text.at(kk); c=ch; if(j==3) { p1->bignum[MAX-2]=c; j--; } else if(j==2) { temp=c-48; j--; } else if(j==1) { p1->bignum[MAX-1]=temp*10+c-48; j--; } else if (j==0) { p1->bignum[i]=c-48; i++; if(i==p1->bignum[MAX-1]) { i=0; j=3; count++; if (count==1) h=p1; else p2->next=p1; p2=p1; p1=(struct slink * )malloc(LEN); } } } p2->next=NULL; p2=(struct slink * )malloc(LEN); p1=h; k=0; string res; if(h!=NULL)/*/temp为暂存ASIIC码的int值*/ do { for(i=0;i<MAX;i++) p2->bignum[i]=0; expmod( p1->bignum , d ,n ,p2->bignum); temp=p2->bignum[0]+p2->bignum[1]*10+p2->bignum[2]*100; if (( p2->bignum[MAX-2])=='0') { temp=0-temp; }/*/转化为正确的ASIIC码,如-78-96形成汉字 */ ch=temp;/* str[k]--->ch */ res += ch; k++; p1=p1->next; p2=(struct slink * )malloc(LEN); }while (p1!=NULL); return res; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /* * 产生密钥,公钥和私钥 * @param[in] 随机产生大数密钥 * @param[in] 利用自定义的大数运算规则进行计算 * @return 返回产生成功与否 * – false 表示产生密钥失败 * @pre \e 产生的密钥存储在定义的类中变量中 * @see e,d,n */ bool RSA::RSAKey() { for(i=0;i<MAX;i++) m[i]=p[i]=q[i]=n[i]=d[i]=e[i]=0;/*/简单初始化一下*/ prime_random(p,q);/*/随机产生两个大素数*/ mul(p,q,n); mov(p,p1); p1[0]--; mov(q,q1); q1[0]--; /*/q-1;*/ mul(p1,q1,m);//m=(p-1)*(q-1) erand(e,m); rsad(e,m,d); return true; } //////////////////////////