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04 密码学 素数的秘密生活(第7页)

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应用欧几里得算法于φ(n)=k=48和11,可得:

48=4×11+4;

11=2×4+3;

4=1×3+1。

这显示k和e的最大公因数确实是1。

将算法反转,我们得到:

1=4-3=4-(11-2×4)=3×4-11

=3(48-4×11)-11=3×48-13×11。

为了满足11d除以48余1的条件,我们解出d的初步值-13。

为了得到一个在要求范围内的正的d的值,我们在这个数的基础上加上48,于是d=48-13=35。

d能帮助爱丽丝解密信息,其原因可以归结为模算术(modulararithmetic)的特性,以及当de除以k=φ(n)时余1这一事实。

爱丽丝计算(me)d=mde模n。

现在de具有1+kr的形式,这里r是某个整数。

正如之前解释的那样,mk除以n余1,这通常被称为欧拉定理(Euler'sTheorem),而这对于(mk)r=mkr也是对的。

因此,m1+kr=m×mkr,它除以n余m。

(详细的验证需要一点代数运算,不过结果的确是这样的。

)通过这个方法,爱丽丝得到了鲍勃的信息——m。

顺便指出,我们在证明素因数分解唯一性的时候缺少了一环,欧几里得算法恰好提供了这缺失的环节。

因为它使得我们能够验证欧几里得性质,即如果素数p是乘积ab的一个因数,比方说ab=pc,那么p是a和b之中至少一个的因数。

如果p不是a的一个因数,那么由于p是素数,a和p的最大公因数是1。

应用欧几里得算法于a和p这对数,并将其反转,我们可以找到整数r和s,使得ra+sp=1。

这已经足够证明p是b的一个因数了。

由于ab=pc,我们有:

b=b×1=b(ra+sp)=r(ab)+psb

=r(pc)+psb=p(rc+sb)。

这便是想要找的b的分解,它显示p正是一个因数。

总而言之,RSA加密背后的关于数的理论保证了系统的可靠性。

当然,要保证系统的完整,还需要遵守很多这里没有解释的协议。

可能出现的问题包括身份验证(authenti)(假如伊芙伪装成鲍勃联系爱丽丝怎么办?)、不可抵赖性(ion)(假如鲍勃装作伊芙发送了信息给爱丽丝怎么办?)以及身份欺诈(identityfraud)(假如爱丽丝滥用鲍勃发给她的保密的身份信息,试图在网上假扮他怎么办?)。

另外,当可预测的或者重复的信息大量出现,这个系统的其他弱点也可能会暴露。

不过,这些困难在任何公开密钥加密系统中都可能出现。

它们是可以被克服的,并且总体来说与背后的数学技术没有太大关系,而那些数学技术才是保证加密的高质量和稳定性的因素。

这一章展示了素数以及整除性和余数理论的一项主要应用。

我们不仅在广义的原理上,还在细节层面对此进行了解释,这都要感谢欧几里得的古代数学和欧拉在18世纪的贡献。

我们这本书的第一部分会在第5章告一段落,该章里我们将要介绍一些特殊类型的整数,它们与某些自然呈现的分组现象有关。

[1] “窃听者”

的英语单词为eavesdropper,因此虚拟的窃听者常用名字Eve来代表。

[2] 一般称为TheElementsofEuclid,共有13卷。

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