加入星計劃,您可以享受以下權(quán)益:

  • 創(chuàng)作內(nèi)容快速變現(xiàn)
  • 行業(yè)影響力擴散
  • 作品版權(quán)保護
  • 300W+ 專業(yè)用戶
  • 1.5W+ 優(yōu)質(zhì)創(chuàng)作者
  • 5000+ 長期合作伙伴
立即加入
  • 正文
    • 1、對稱加密算法
    • 2、非對稱加密算法
    • 3、RSA算法與密鑰
    • 4、源碼
    • 5、應用
  • 相關(guān)推薦
  • 電子產(chǎn)業(yè)圖譜
申請入駐 產(chǎn)業(yè)圖譜

嵌入式算法---RSA非對稱加密算法

2022/07/29
3771
閱讀需 53 分鐘
加入交流群
掃碼加入
獲取工程師必備禮包
參與熱點資訊討論

1、對稱加密算法

對稱加密算法是應用較早的加密算法,數(shù)據(jù)發(fā)送方將明文和密鑰經(jīng)加密算法處理,使其變成密文發(fā)送出去;接收方收到密文后,使用和加密算法相同的密鑰進行逆算法解密,還原出明文。在對稱加密算法中,使用的密鑰只有一個,收發(fā)雙方使用相同的密鑰對數(shù)據(jù)進行加密或解密。

 

雙方都必須保管好密鑰,任一方的密鑰泄露,都會導致加密信息不安全;尤其是雙方協(xié)商更換密鑰過程中,密鑰會出現(xiàn)在傳輸過程中,嚴重影響數(shù)據(jù)的安全性。

對稱加密算法常用的AES可以參考嵌入式算法6---AES加密/解密算法。

2、非對稱加密算法

和對稱加密算法最大的區(qū)別是,非對稱加密算法需要兩個密鑰,公開密鑰(public key 簡稱公鑰)和私有密鑰(private key 簡稱私鑰),且公鑰與私鑰是互相關(guān)聯(lián)的一對。使用公鑰對數(shù)據(jù)進行加密,只有用對應的私鑰才能解密,私鑰加密簽名也只有公鑰能解密驗簽。

 

非對稱加密算法實現(xiàn)機密信息交換的基本過程:

1、甲方生成一對密鑰并將公鑰公開,私鑰保密 

2、乙方使用甲方的提供的公鑰,對機密信息加密后再發(fā)送給甲方;甲方使用自己私鑰對加密后的信息進行解密 

3、甲方也可以使用自己的私鑰對機密信息進行簽名后再發(fā)送給乙方,乙方用甲方的提供公鑰對甲方發(fā)來的密文進行驗簽

非對稱加密算法的特點:

1、公鑰公開,私鑰私藏,無需雙方傳輸密鑰協(xié)商,所以安全性比對稱加密算法更高 

2、非對稱加密的算法復雜,運算速度比對稱加密解密的速度慢很多

3、一般情況下使用非對稱加密保護對稱加密的密鑰,密鑰協(xié)商后使用對稱加密進行通信

4、最佳實現(xiàn)是雙方各自保存自己的私鑰,使用對方的公鑰加密數(shù)據(jù)傳輸

3、RSA算法與密鑰

非對稱加密算法中最常用的當屬 RSA ,其算法本身基于一個簡單的數(shù)論知識,給出兩個素數(shù),很容易將它們相乘,然而給出它們的乘積,想得到這兩個素數(shù)就顯得尤為困難。具體的私鑰與公鑰生成原理和加密、解密過程,不是本文關(guān)注的重點。

私鑰和公鑰的生成,可以借助mbedtls源碼或openSSL工具生成,舉例如下:

1、安裝openSSL,下載地址

https://www.openssl.org/

2、安裝后進入openSSL命令行界面,使用命令生成RSA2048的私鑰,存入private.key文件

OpenSSL>genrsa -out private.key 2048

3、基于公鑰生成私鑰,存入文件public.key

OpenSSL> rsa -in private.key -pubout -out public.key

4、有些算法庫采用傳入指數(shù)、模數(shù)方式進行加解密,而前面生成的公私鑰是PEM格式,需要變成Exponent、Modulus形式,就可以使用以下工具在線轉(zhuǎn)換。

https://www.oren.net.cn/rsa/info.html

5、關(guān)于mbedtls應用,可以參考mbedtls 基礎(chǔ)及其應用,該開源庫適合嵌入式系統(tǒng),且囊括了常用的各種算法。

4、源碼

以下是RSA2048的C源碼和驗證范例,基于Qt測試,也可以結(jié)合硬件性能改為RSA1024,移植時注意適配形如 portable_***的三個API。

/************************************/
//關(guān)注微信公眾號  嵌入式系統(tǒng)
/************************************/
//rsa.h
#include "stdlib.h"

#define RSA_ENCODE_LEN  (2048/8)   //RSA2048即256字節(jié),可以視硬件情況改為1024

typedef unsigned char uint8_t;
typedef unsigned short int uint16_t;
typedef unsigned int  uint32_t;

#define BI_MAXLEN 130
#define DEC 10
#define HEX 16

#define CARRYOVER  0x10000
#define CARRYLAST   0xFFFF

typedef struct
{
    uint32_t m_nLength;    //大數(shù)在0x1 00 00 00 00進制下的長度
    uint16_t m_ulValue[BI_MAXLEN];    //用數(shù)組記錄大數(shù)在0x100000000進制下每一位的值
} CBigInt;


//rsa.c
#include "rsa.h"
#include "time.h"

/******************* 適配API *******************/
#define portable_malloc  malloc
#define portable_free    free

//隨機數(shù)種子源
uint32_t portable_rand_seed(void)
{
    time_t timestamp;
    time(&timestamp);
    return timestamp;
}
/******************* 適配API *******************/

/*****************************************************************
基本操作與運算
Init, 構(gòu)造大數(shù)對象并初始化為零
Mov,賦值運算,可賦值為大數(shù)或普通整數(shù),可重載為運算符“=”
Cmp,比較運算,可重載為運算符“==”、“!=”、“>=”、“<=”等
Add,加,求大數(shù)與大數(shù)或大數(shù)與普通整數(shù)的和,可重載為運算符“+”
Sub,減,求大數(shù)與大數(shù)或大數(shù)與普通整數(shù)的差,可重載為運算符“-”
Mul,乘,求大數(shù)與大數(shù)或大數(shù)與普通整數(shù)的積,可重載為運算符“*”
Div,除,求大數(shù)與大數(shù)或大數(shù)與普通整數(shù)的商,可重載為運算符“/”
Mod,模,求大數(shù)與大數(shù)或大數(shù)與普通整數(shù)的模,可重載為運算符“%”
*****************************************************************/
static CBigInt *Mov_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A);
static CBigInt *Mov_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A);
static CBigInt *Add_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A);
static CBigInt *Sub_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A);
static CBigInt *Mul_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A);
static CBigInt *Div_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A);
static CBigInt *Mod_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A);
static CBigInt *Add_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A);
static CBigInt *Sub_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A);
static CBigInt *Mul_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A);
static CBigInt *Div_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A);
static uint32_t Mod_Big_Long(CBigInt *N, uint32_t A);
static int Cmp(CBigInt *N, CBigInt *A);

/*****************************************************************
輸入輸出
Get,從字符串按10進制或16進制格式輸入到大數(shù)
Put,將大數(shù)按10進制或16進制格式輸出到字符串
*****************************************************************/
static CBigInt *Get(CBigInt *N, char *str, uint32_t system);
static char *Put(CBigInt *N, uint32_t system);

/*****************************************************************
RSA相關(guān)運算
Rab,拉賓米勒算法進行素數(shù)測試
Euc,歐幾里德算法求解同余方程
RsaTrans,反復平方算法進行冪模運算
GetPrime,產(chǎn)生指定長度的隨機大素數(shù)
*****************************************************************/
static int Rab(CBigInt *N);
static CBigInt *Euc(CBigInt *X, CBigInt *A);
static CBigInt *RsaTrans(CBigInt *X, CBigInt *A, CBigInt *B);
static CBigInt *GetPrime(CBigInt *X, int bits);


/*****************************************************************
大數(shù)運算庫源文件:BigInt.c
說明:適用于C,linux系統(tǒng) 1024位RSA運算
*****************************************************************/
//小素數(shù)表
const static int PrimeTable[550] =
{
    3,     5,     7,     11,   13,   17,   19,   23,   29,   31,    37,   41,   43,   47,   53,   59,   61,   67,   71,   73,
    79,   83,   89,   97,   101,   103,   107,   109,   113,   127,    131,   137,   139,   149,   151,   157,   163,   167,   173,   179,
    181,   191,   193,   197,   199,   211,   223,   227,   229,   233,    239,   241,   251,   257,   263,   269,   271,   277,   281,   283,
    293,   307,   311,   313,   317,   331,   337,   347,   349,   353,    359,   367,   373,   379,   383,   389,   397,   401,   409,   419,
    421,   431,   433,   439,   443,   449,   457,   461,   463,   467,    479,   487,   491,   499,   503,   509,   521,   523,   541,   547,
    557,   563,   569,   571,   577,   587,   593,   599,   601,   607,    613,   617,   619,   631,   641,   643,   647,   653,   659,   661,
    673,   677,   683,   691,   701,   709,   719,   727,   733,   739,    743,   751,   757,   761,   769,   773,   787,   797,   809,   811,
    821,   823,   827,   829,   839,   853,   857,   859,   863,   877,    881,   883,   887,   907,   911,   919,   929,   937,   941,   947,
    953,   967,   971,   977,   983,   991,   997,   1009, 1013, 1019,    1021, 1031, 1033, 1039, 1049, 1051, 1061, 1063, 1069, 1087,
    1091, 1093, 1097, 1103, 1109, 1117, 1123, 1129, 1151, 1153,    1163, 1171, 1181, 1187, 1193, 1201, 1213, 1217, 1223, 1229,
    1231, 1237, 1249, 1259, 1277, 1279, 1283, 1289, 1291, 1297,    1301, 1303, 1307, 1319, 1321, 1327, 1361, 1367, 1373, 1381,
    1399, 1409, 1423, 1427, 1429, 1433, 1439, 1447, 1451, 1453,    1459, 1471, 1481, 1483, 1487, 1489, 1493, 1499, 1511, 1523,
    1531, 1543, 1549, 1553, 1559, 1567, 1571, 1579, 1583, 1597,    1601, 1607, 1609, 1613, 1619, 1621, 1627, 1637, 1657, 1663,
    1667, 1669, 1693, 1697, 1699, 1709, 1721, 1723, 1733, 1741,    1747, 1753, 1759, 1777, 1783, 1787, 1789, 1801, 1811, 1823,
    1831, 1847, 1861, 1867, 1871, 1873, 1877, 1879, 1889, 1901,    1907, 1913, 1931, 1933, 1949, 1951, 1973, 1979, 1987, 1993,
    1997, 1999, 2003, 2011, 2017, 2027, 2029, 2039, 2053, 2063,    2069, 2081, 2083, 2087, 2089, 2099, 2111, 2113, 2129, 2131,
    2137, 2141, 2143, 2153, 2161, 2179, 2203, 2207, 2213, 2221,    2237, 2239, 2243, 2251, 2267, 2269, 2273, 2281, 2287, 2293,
    2297, 2309, 2311, 2333, 2339, 2341, 2347, 2351, 2357, 2371,    2377, 2381, 2383, 2389, 2393, 2399, 2411, 2417, 2423, 2437,
    2441, 2447, 2459, 2467, 2473, 2477, 2503, 2521, 2531, 2539,    2543, 2549, 2551, 2557, 2579, 2591, 2593, 2609, 2617, 2621,
    2633, 2647, 2657, 2659, 2663, 2671, 2677, 2683, 2687, 2689,    2693, 2699, 2707, 2711, 2713, 2719, 2729, 2731, 2741, 2749,
    2753, 2767, 2777, 2789, 2791, 2797, 2801, 2803, 2819, 2833,    2837, 2843, 2851, 2857, 2861, 2879, 2887, 2897, 2903, 2909,
    2917, 2927, 2939, 2953, 2957, 2963, 2969, 2971, 2999, 3001,    3011, 3019, 3023, 3037, 3041, 3049, 3061, 3067, 3079, 3083,
    3089, 3109, 3119, 3121, 3137, 3163, 3167, 3169, 3181, 3187,    3191, 3203, 3209, 3217, 3221, 3229, 3251, 3253, 3257, 3259,
    3271, 3299, 3301, 3307, 3313, 3319, 3323, 3329, 3331, 3343,    3347, 3359, 3361, 3371, 3373, 3389, 3391, 3407, 3413, 3433,
    3449, 3457, 3461, 3463, 3467, 3469, 3491, 3499, 3511, 3517,    3527, 3529, 3533, 3539, 3541, 3547, 3557, 3559, 3571, 3581,
    3583, 3593, 3607, 3613, 3617, 3623, 3631, 3637, 3643, 3659,    3671, 3673, 3677, 3691, 3697, 3701, 3709, 3719, 3727, 3733,
    3739, 3761, 3767, 3769, 3779, 3793, 3797, 3803, 3821, 3823,    3833, 3847, 3851, 3853, 3863, 3877, 3881, 3889, 3907, 3911,
    3917, 3919, 3923, 3929, 3931, 3943, 3947, 3967, 3989, 4001
};

/****************************************************************************************
大數(shù)比較
調(diào)用方式:Cmp(N,A)
返回值:若N<A返回-1;若N=A返回0;若N>A返回1
****************************************************************************************/
static int Cmp(CBigInt *N, CBigInt *A)
{
    int i;
    if(N->m_nLength > A->m_nLength)
    {
        return 1;
    }
    if(N->m_nLength < A->m_nLength)
    {
        return -1;
    }
    for(i = N->m_nLength - 1; i >= 0; i--)
    {
        if(N->m_ulValue[i] > A->m_ulValue[i])
        {
            return 1;
        }
        if(N->m_ulValue[i] < A->m_ulValue[i])
        {
            return -1;
        }
    }
    return 0;
}

/****************************************************************************************
大數(shù)賦值
調(diào)用方式:__Mov_Big_Big(A)
返回值:N,被賦值為A
****************************************************************************************/
static CBigInt *Mov_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A)
{
    memcpy(X, A, sizeof(CBigInt));
    return X;
}

static CBigInt *Mov_Big_Long(CBigInt *N, uint32_t A)
{
    int i;
    if(A > CARRYLAST)
    {
        N->m_nLength = 2;
        N->m_ulValue[1] = (uint16_t)(A >> 16);
        N->m_ulValue[0] = (uint16_t)A;
    }
    else
    {
        N->m_nLength = 1;
        N->m_ulValue[0] = (uint16_t)A;
    }
    memset((unsigned char*)&N->m_ulValue[N->m_nLength], 0, sizeof(uint16_t) * (BI_MAXLEN - N->m_nLength));
    return N;
}

/****************************************************************************************
大數(shù)相加
調(diào)用形式:Add_Big_Big(X,A)
返回值:X=X+A
****************************************************************************************/
static CBigInt *Add_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A)
{
    uint32_t i;
    uint16_t carry = 0;
    uint32_t sum = 0;
    if(X->m_nLength < A->m_nLength)
    {
        X->m_nLength = A->m_nLength;
    }
    for(i = 0; i < X->m_nLength; i++)
    {
        sum = A->m_ulValue[i];
        sum = sum + X->m_ulValue[i] + carry;
        X->m_ulValue[i] = (uint16_t)sum;
        carry = (uint16_t)(sum >> 16);
    }
    X->m_ulValue[X->m_nLength] = carry;
    X->m_nLength += carry;
    return X;
}

static CBigInt *Add_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A)
{
    uint32_t sum;
    sum = X->m_ulValue[0];
    sum += A;
    X->m_ulValue[0] = (uint16_t)sum;
    if(sum > CARRYLAST)
    {
        uint32_t i = 1;
        while(X->m_ulValue[i] == CARRYLAST)
        {
            X->m_ulValue[i] = 0;
            i++;
        }
        X->m_ulValue[i]++;
        if(X->m_nLength == i)
        {
            X->m_nLength++;
        }
    }
    return X;
}

/****************************************************************************************
大數(shù)相減
調(diào)用形式:Sub_Big_Big(X,A)
返回值:X=X-A
****************************************************************************************/
static CBigInt *Sub_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A)
{
    if(Cmp(X, A) <= 0)
    {
        memset(X, 0, sizeof(CBigInt));
        return X;
    }
    else
    {
        uint16_t carry = 0;
        uint32_t num;
        uint32_t i;
        for(i = 0; i < X->m_nLength; i++)
        {
            if((X->m_ulValue[i] > A->m_ulValue[i]) || ((X->m_ulValue[i] == A->m_ulValue[i]) && (carry == 0)))
            {
                X->m_ulValue[i] = X->m_ulValue[i] - carry - A->m_ulValue[i];
                carry = 0;
            }
            else
            {
                num = CARRYOVER + X->m_ulValue[i];
                X->m_ulValue[i] = (uint32_t)(num - carry - A->m_ulValue[i]);
                carry = 1;
            }
        }
        while(X->m_ulValue[X->m_nLength - 1] == 0)
        {
            X->m_nLength--;
        }
        return X;
    }
}

static CBigInt *Sub_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A)
{
    if(X->m_ulValue[0] >= A)
    {
        X->m_ulValue[0] -= A;
        return X;
    }
    if(X->m_nLength == 1)
    {
        memset(X, 0, sizeof(CBigInt));
        return X;
    }
    else
    {
        uint32_t num = CARRYOVER + X->m_ulValue[0];
        int i = 1;
        X->m_ulValue[0] = (uint16_t)(num - A);
        while(X->m_ulValue[i] == 0)
        {
            X->m_ulValue[i] = CARRYLAST;
            i++;
        }
        X->m_ulValue[i]--;
        if(X->m_ulValue[i] == 0)
        {
            X->m_nLength--;
        }
        return X;
    }
}

/****************************************************************************************
大數(shù)相乘
調(diào)用形式:Mul_Big_Big(N,A)
返回值:X=N*A
    A a 0
    N c d
        0     d*0
        1   c*0
                    d*a
        2 c*a

****************************************************************************************/
static CBigInt *Mul_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A)
{
    if(A->m_nLength == 1)
    {
        return Mul_Big_Long(X, A->m_ulValue[0]);
    }
    else
    {
        uint32_t sum, mul = 0, carry = 0;
        uint32_t i, j;
        CBigInt N = {0};
        memcpy(&N, X, sizeof(CBigInt));
        memset(X, 0, sizeof(CBigInt));
        X->m_nLength = N.m_nLength + A->m_nLength - 1;
        for(i = 0; i < X->m_nLength; i++)
        {
            sum = carry;
            carry = 0;
            for(j = 0; j < A->m_nLength; j++)
            {
                if(((i - j) >= 0) && ((i - j) < N.m_nLength))
                {
                    mul = N.m_ulValue[i - j];
                    mul *= A->m_ulValue[j];
                    carry += mul >> 16;
                    mul = mul & CARRYLAST;
                    sum += mul;
                }
            }
            carry += sum >> 16;
            X->m_ulValue[i] = (uint16_t)sum;
        }
        if(carry)
        {
            X->m_nLength++;
            X->m_ulValue[X->m_nLength - 1] = (uint16_t)carry;
        }
        return X;
    }
}

static CBigInt *Mul_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A)
{
    uint32_t mul;
    uint32_t carry = 0;
    uint32_t i;
    for(i = 0; i < X->m_nLength; i++)
    {
        mul = X->m_ulValue[i];
        mul = mul * A + carry;
        X->m_ulValue[i] = (uint16_t)mul;
        carry = (uint16_t)(mul >> 16);
    }
    if(carry)
    {
        X->m_nLength++;
        X->m_ulValue[X->m_nLength - 1] = carry;
    }
    return X;
}

/****************************************************************************************
大數(shù)相除
調(diào)用形式:Div_Big_Big(N,A)
返回值:X=N/A
****************************************************************************************/
static CBigInt *Div_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A)
{
    CBigInt Y = {0}, Z = {0}, T;
    if(A->m_nLength == 1)
    {
        return Div_Big_Long(X, A->m_ulValue[0]);
    }
    else
    {
        uint32_t i, len;
        uint32_t num, div;
        memcpy(&Y, X, sizeof(CBigInt));
        while(Cmp(&Y, A) >= 0)
        {
            div = Y.m_ulValue[Y.m_nLength - 1];
            num = A->m_ulValue[A->m_nLength - 1];
            len = Y.m_nLength - A->m_nLength;
            if((div == num) && (len == 0))
            {
                Add_Big_Long(X, 1);
                break;
            }
            if((div <= num) && len)
            {
                len--;
                div = (div << 16) + Y.m_ulValue[Y.m_nLength - 2];
            }
            div = div / (num + 1);
            Mov_Big_Long(&Z, div);
            if(len)
            {
                Z.m_nLength += len;
                for(i = Z.m_nLength - 1; i >= len; i--)
                {
                    Z.m_ulValue[i] = Z.m_ulValue[i - len];
                }
                for(i = 0; i < len; i++)
                {
                    Z.m_ulValue[i] = 0;
                }
            }
            Add_Big_Big(X, &Z);
            memcpy(&T, A, sizeof(CBigInt));
            Mul_Big_Big(&T, &Z);
            Sub_Big_Big(&Y, &T);
        }
        return X;
    }
}
static CBigInt *Div_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A)
{
    if(X->m_nLength == 1)
    {
        X->m_ulValue[0] = X->m_ulValue[0] / A;
        return X;
    }
    else
    {
        uint32_t div, mul;
        uint32_t carry = 0;
        int i;
        for(i = X->m_nLength - 1; i >= 0; i--)
        {
            div = carry;
            div = (div << 16) + X->m_ulValue[i];
            X->m_ulValue[i] = (uint16_t)(div / A);
            mul = (div / A) * A;
            carry = (uint16_t)(div - mul);
        }
        if(X->m_ulValue[X->m_nLength - 1] == 0)
        {
            X->m_nLength--;
        }
        return X;
    }
}

/****************************************************************************************
大數(shù)求模
調(diào)用形式:Mod_Big_Big(N,A)
返回值:X=N%A
****************************************************************************************/
static CBigInt *Mod_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A)
{
    CBigInt Y = {0}, Z;
    uint32_t div, num;
    uint32_t carry = 0;
    uint32_t i, len;
    while(Cmp(X, A) >= 0)
    {
        div = X->m_ulValue[X->m_nLength - 1];
        num = A->m_ulValue[A->m_nLength - 1];
        len = X->m_nLength - A->m_nLength;
        if((div == num) && (len == 0))
        {
            Sub_Big_Big(X, A);
            break;
        }
        if((div <= num) && len)
        {
            len--;
            div = (div << 16) + X->m_ulValue[X->m_nLength - 2];
        }
        div = div / (num + 1);
        Mov_Big_Long(&Y, div);
        memcpy(&Z, A, sizeof(CBigInt));
        Mul_Big_Big(&Z, &Y);
        memcpy(&Y, &Z, sizeof(CBigInt));
        if(len)
        {
            Y.m_nLength += len;
            for(i = Y.m_nLength - 1; i >= len; i--)
            {
                Y.m_ulValue[i] = Y.m_ulValue[i - len];
            }
            for(i = 0; i < len; i++)
            {
                Y.m_ulValue[i] = 0;
            }
        }
        Sub_Big_Big(X, &Y);
    }
    return X;
}

static uint32_t Mod_Big_Long(CBigInt *N, uint32_t A)
{
    if(N->m_nLength == 1)
    {
        return(N->m_ulValue[0] % A);
    }
    else
    {
        uint32_t div;
        uint32_t carry = 0;
        int i;
        for(i = N->m_nLength - 1; i >= 0; i--)
        {
            div = N->m_ulValue[i];
            div += carry * CARRYOVER;
            carry = (uint16_t)(div % A);
        }
        return carry;
    }
}

/****************************************************************************************
從字符串按10進制或16進制格式輸入到大數(shù)
調(diào)用格式:Get(N,str,sys)
返回值:N被賦值為相應大數(shù)
sys暫時只能為10或16
****************************************************************************************/
static CBigInt *Get(CBigInt *N, char *s, uint32_t system)
{
    int i;
    int len = strlen(s), k;
    memset(N, 0, sizeof(CBigInt));
    N->m_nLength = 1;
    for(i = 0; i < len; i++)
    {
        Mul_Big_Long(N, system);
        if((s[i] >= '0') && (s[i] <= '9'))
        {
            k = s[i] - 48;
        }
        else if((s[i] >= 'A') && (s[i] <= 'F'))
        {
            k = s[i] - 55;
        }
        else if((s[i] >= 'a') && (s[i] <= 'f'))
        {
            k = s[i] - 87;
        }
        else
        {
            k = 0;
        }
        Add_Big_Long(N, k);
    }
    return N;
}
static CBigInt *GetHex(CBigInt *N, unsigned char *s, unsigned short len, uint32_t system)
{
    int i, j;
    unsigned char *p = (unsigned char*)N->m_ulValue;
    memset(N, 0, sizeof(CBigInt));
    N->m_nLength = 1;
    for(i = len - 1, j = 0; i >= 0; i--, j++)
    {
        p[j] = s[i];
    }
    i = len % 2;
    if(i > 0)
    {
        N->m_nLength = len / 2 + 1;
    }
    else
    {
        N->m_nLength = len / 2;
    }
    return N;
}
/****************************************************************************************
將大數(shù)按10進制或16進制格式輸出為字符串
調(diào)用格式:Put(N,str,sys)
返回值:無,參數(shù)str被賦值為N的sys進制字符串
sys暫時只能為10或16
****************************************************************************************/
static char *Put(CBigInt *N, uint32_t system)
{
    char t[17] = "0123456789ABCDEF";
    int i, a;
    static char s[2048];

    if((N->m_nLength == 1) && (N->m_ulValue[0] == 0))
    {
        return NULL;
    }
    else
    {
        CBigInt X = {0};
        memcpy(&X, N, sizeof(CBigInt));
        memset(s, 0, 2048);
        for(i = 2046; X.m_ulValue[X.m_nLength - 1] > 0 && i > 0; i--)
        {
            a = Mod_Big_Long(&X, system);
            s[i] = t[a];
            Div_Big_Long(&X, system);
        }
        if(i % 2 == 0)
        {
            return &s[i + 1];
        }
        else
        {
            s[i] = '0';
            return &s[i];
        }
    }
}

static void PutHex(CBigInt *N, uint8_t *out, uint16_t *len)
{
    int i, j, size;
    if((N->m_nLength == 1) && (N->m_ulValue[0] == 0))
    {
        return;
    }
    size = N->m_nLength * sizeof(N->m_ulValue[0]);
    for(i = size - 1, j = 0; i >= 0; i--, j++)
    {
        out[j] = ((uint8_t*)N->m_ulValue)[i];
    }
    *len = size;
}

/****************************************************************************************
求不定方程ax-by=1的最小整數(shù)解
調(diào)用方式:Euc(N,A)
返回值:X,滿足:NX mod A=1
****************************************************************************************/
static CBigInt *Euc(CBigInt *X, CBigInt *A)
{
    CBigInt M = {0}, E = {0}, N = {0}, Y = {0}, I = {0}, J = {0};
    int x, y;
    memcpy(&E, X, sizeof(CBigInt));
    memcpy(&M, A, sizeof(CBigInt));
    Mov_Big_Long(X, 0);
    Mov_Big_Long(&Y, 1);
    x = y = 1;
    while((E.m_nLength != 1) || (E.m_ulValue[0] != 0))
    {
        memcpy(&I, &M, sizeof(CBigInt));
        Div_Big_Big(&I, &E);
        memcpy(&J, &M, sizeof(CBigInt));
        Mod_Big_Big(&J, &E);
        memcpy(&M, &E, sizeof(CBigInt));
        memcpy(&E, &J, sizeof(CBigInt));
        memcpy(&J, &Y, sizeof(CBigInt));
        Mul_Big_Big(&Y, &I);
        if(x == y)
        {
            if(Cmp(X, &Y) >= 0)
            {
                Sub_Big_Big(&Y, X);
            }
            else
            {
                Sub_Big_Big(&Y, X);
                y = 0;
            }
        }
        else
        {
            Add_Big_Big(&Y, X);
            x = 1 - x;
            y = 1 - y;
        }
        memcpy(X, &J, sizeof(CBigInt));
    }
    if(x == 0)
    {
        Sub_Big_Big(X, A);
    }
    return X;
}

/****************************************************************************************
求乘方的模
調(diào)用方式:RsaTrans(N,A,B)
返回值:X=N^A MOD B
****************************************************************************************/
static CBigInt *RsaTrans(CBigInt *X, CBigInt *A, CBigInt *B)
{
    CBigInt N = {0}, Y = {0}, Z;
    int i, j, k;
    uint32_t n;
    uint32_t num;
    k = A->m_nLength * 16 - 16;
    num = A->m_ulValue[A->m_nLength - 1];
    while(num)
    {
        num = num >> 1;
        k++;
    }
    memcpy(&N, X, sizeof(CBigInt));
    for(i = k - 2; i >= 0; i--)
    {
        memcpy(&Y, X, sizeof(CBigInt));
        Mul_Big_Long(&Y, X->m_ulValue[X->m_nLength - 1]);
        Mod_Big_Big(&Y, B);
        for(n = 1; n < X->m_nLength; n++)
        {
            for(j = Y.m_nLength; j > 0; j--)
            {
                Y.m_ulValue[j] = Y.m_ulValue[j - 1];
            }
            Y.m_ulValue[0] = 0;
            Y.m_nLength++;
            memcpy(&Z, X, sizeof(CBigInt));
            Mul_Big_Long(&Z, X->m_ulValue[X->m_nLength - n - 1]);
            Add_Big_Big(&Y, &Z);
            Mod_Big_Big(&Y, B);
        }
        memcpy(X, &Y, sizeof(CBigInt));
        if((A->m_ulValue[i >> 4] >> (i & 15)) & 1)
        {
            memcpy(&Y, &N, sizeof(CBigInt));
            Mul_Big_Long(&Y, X->m_ulValue[X->m_nLength - 1]);
            Mod_Big_Big(&Y, B);
            for(n = 1; n < X->m_nLength; n++)
            {
                for(j = Y.m_nLength; j > 0; j--)
                {
                    Y.m_ulValue[j] = Y.m_ulValue[j - 1];
                }
                Y.m_ulValue[0] = 0;
                Y.m_nLength++;
                memcpy(&Z, &N, sizeof(CBigInt));
                Mul_Big_Long(&Z, X->m_ulValue[X->m_nLength - n - 1]);
                Add_Big_Big(&Y, &Z);
                Mod_Big_Big(&Y, B);
            }
            memcpy(X, &Y, sizeof(CBigInt));
        }
    }
    return X;
}

/****************************************************************************************
拉賓米勒算法測試素數(shù)
調(diào)用方式:Rab(N)
返回值:若N為素數(shù),返回1,否則返回0
****************************************************************************************/
static int Rab(CBigInt *N)
{
    CBigInt S = {0}, A = {0}, I = {0}, K = {0};
    uint32_t i, j, pass;
    for(i = 0; i < 550; i++)
    {
        if(Mod_Big_Long(N, PrimeTable[i]) == 0)
        {
            return 0;
        }
    }
    memcpy(&K, N, sizeof(CBigInt));
    K.m_ulValue[0]--;
    for(i = 0; i < 5; i++)
    {
        pass = 0;
        Mov_Big_Long(&A, rand()*rand());
        memcpy(&S, &K, sizeof(CBigInt));
        while((S.m_ulValue[0] & 1) == 0)
        {
            for(j = 0; j < S.m_nLength; j++)
            {
                S.m_ulValue[j] = S.m_ulValue[j] >> 1;
                if(S.m_ulValue[j + 1] & 1)
                {
                    S.m_ulValue[j] = S.m_ulValue[j] | 0x8000;
                }
            }
            if(S.m_ulValue[S.m_nLength - 1] == 0)
            {
                S.m_nLength--;
            }
            memcpy(&I, &A, sizeof(CBigInt));
            RsaTrans(&I, &S, N);
            if(Cmp(&I, &K) == 0)
            {
                pass = 1;
                break;
            }
        }
        if((I.m_nLength == 1) && (I.m_ulValue[0] == 1))
        {
            pass = 1;
        }
        if(pass == 0)
        {
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}

/****************************************************************************************
產(chǎn)生隨機素數(shù)
調(diào)用方法:GetPrime(N,bits)
返回值:N,被賦值為一個bits位(0x100000000進制長度)的素數(shù)
****************************************************************************************/
static CBigInt *GetPrime(CBigInt *N, int bits)
{
    uint32_t i;
    CBigInt S = {0}, A = {0}, I = {0}, K = {0};

    memset(N, 0, sizeof(CBigInt));
    N->m_nLength = bits;
begin:
    srand(portable_rand_seed());
    for(i = 0; i < N->m_nLength; i++)
    {
        N->m_ulValue[i] = rand() * 0x100 + rand();
    }
    N->m_ulValue[0] = N->m_ulValue[0] | 1;
    for(i = N->m_nLength - 1; i > 0; i--)
    {
        N->m_ulValue[i] = N->m_ulValue[i] << 1;
        if(N->m_ulValue[i - 1] & 0x8000)
        {
            N->m_ulValue[i]++;
        }
    }
    N->m_ulValue[0] = N->m_ulValue[0] << 1;
    N->m_ulValue[0]++;
    for(i = 0; i < 550; i++)
    {
        if(Mod_Big_Long(N, PrimeTable[i]) == 0)
        {
            goto begin;
        }
    }
    memcpy(&K, N, sizeof(CBigInt));
    K.m_ulValue[0]--;
    for(i = 0; i < 5; i++)
    {
        Mov_Big_Long(&A, rand()*rand());
        memcpy(&S, &K, sizeof(CBigInt));
        Div_Big_Long(&S, 2);
        memcpy(&I, &A, sizeof(CBigInt));
        RsaTrans(&I, &S, N);
        if(((I.m_nLength != 1) || (I.m_ulValue[0] != 1)) && (Cmp(&I, &K) != 0))
        {
            goto begin;
        }
    }
    return N;
}

/***********************************************************************/

static void entropy_poll(unsigned char *output, unsigned int len)
{
    if(len > 0)
    {
        int i;
        srand(portable_rand_seed);
        for(i = 0; i < len; i++)
        {
            output[i] = rand() % 0xff + 1;
        }
    }
}

static char *del_PKCS1Padding(char *src)
{
    int len = strlen(src);
    if(len % 2 == 1)
    {
        src++;
    }
    while(*src != 0 && *(src + 1) != 0)
    {
        if(*src == '0' && *(src + 1) == '0')
        {
            src += 2;
            break;
        }
        src += 2;
    }
    return src;
}

static int add_PKCS1Padding(unsigned char *src, unsigned int len, unsigned char *out)
{
    if(len > RSA_ENCODE_LEN - 11)
    {
        return -1;
    }
    else
    {
        /*要加密的msg*/
        memcpy(&out[RSA_ENCODE_LEN - len], src, len);
        out[0] = 0;
        out[1] = 2;
        /*至少8字節(jié)的隨機數(shù)*/
        entropy_poll(&out[2], RSA_ENCODE_LEN - 3 - len);
        out[RSA_ENCODE_LEN - len - 1] = 0;
        return 0;
    }
}

static int PKCS1PKCS1PaddingHexRemove(unsigned char *input, unsigned short *len, unsigned char *output)
{
    if(input[0] == 0 && (input[1] == 1 || input[1] == 2))
    {
        int i;
        for(i = 2; i < *len; i++)
        {
            if(input[i] == 0)
            {
                *len -= (i + 1);
                memcpy(output, &input[i + 1], *len);
                return *len;
            }
        }
    }
    return -1;
}


int RSA2048_pri_PKCS1Padding_Encode(unsigned char *data, unsigned short len, unsigned char *out, char *publicKey, char *ModulusHex)
{
    unsigned char buf[RSA_ENCODE_LEN];
    CBigInt N, E;
    CBigInt mw, mi, jm;
    uint16_t outlen = RSA_ENCODE_LEN;

    //Get(&N, Modulus, 16);//string
    GetHex(&N, ModulusHex, RSA_ENCODE_LEN, 16);//hex array
    Get(&E, publicKey, 16);

    add_PKCS1Padding(data, len, buf);

    GetHex(&mw, buf, RSA_ENCODE_LEN, 16);

    RsaTrans(&mw, &E, &N);

    PutHex(&mw, out, &outlen);
    return outlen;
}

int RSA2048_pub_PKCS1Padding_Encode(unsigned char *data, unsigned short len, unsigned char *out, char *publicKey, unsigned char *ModulusHex)
{
    unsigned char buf[RSA_ENCODE_LEN];
    CBigInt N, E;
    CBigInt mw, mi, jm;
    uint16_t outlen = RSA_ENCODE_LEN;

    GetHex(&N, ModulusHex, RSA_ENCODE_LEN, 16);//hex array
    Get(&E, publicKey, 16);

    add_PKCS1Padding(data, len, buf);

    GetHex(&mw, buf, RSA_ENCODE_LEN, 16);

    RsaTrans(&mw, &E, &N);

    PutHex(&mw, out, &outlen);
    return outlen;
}

int RSA2048_pri_PKCS1Padding_Decode(unsigned char *data, unsigned short *len, unsigned char *out, char *privateKey, char *ModulusHex)
{
    unsigned char buf[RSA_ENCODE_LEN];
    CBigInt N, D;
    CBigInt mw, jm;

    //Get(&N, Modulus, 16);//string
    GetHex(&N, ModulusHex, RSA_ENCODE_LEN, 16);//hex array
    Get(&D, privateKey, 16);

    GetHex(&mw, data, *len, 16);

    RsaTrans(&mw, &D, &N);
    PutHex(&mw, buf, len);
    PKCS1PKCS1PaddingHexRemove(buf, len, out);
    return 0;
}
int RSA2048_pub_PKCS1Padding_Decode(unsigned char *data, unsigned short *len, unsigned char *out, char *privateKey, unsigned char *ModulusHex)
{
    unsigned char buf[RSA_ENCODE_LEN];
    CBigInt N, D;
    CBigInt mw, jm;
    int t_len = 0;

    GetHex(&N, ModulusHex, RSA_ENCODE_LEN, 16);
    Get(&D, privateKey, 16);

    GetHex(&mw, data, *len, 16);

    RsaTrans(&mw, &D, &N);
    PutHex(&mw, buf, len);
    t_len = PKCS1PKCS1PaddingHexRemove(buf, len, out);
    return t_len;
}


//test
static const unsigned char base64_table[65] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";

//需要釋放內(nèi)存
unsigned char * base64_encode(const unsigned char *src, size_t len, size_t *out_len)
{
    unsigned char *out, *pos;
    const unsigned char *end, *in;
    size_t olen;
    int line_len;

    olen = len * 4 / 3 + 4; /* 3-byte blocks to 4-byte */
    olen += olen / 72; /* line feeds */
    olen++; /* nul termination */
    if(olen < len)
    {
        return NULL;    /* integer overflow */
    }
    out = portable_malloc(olen);
    if(out == NULL)
    {
        return NULL;
    }

    end = src + len;
    in = src;
    pos = out;
    line_len = 0;
    while(end - in >= 3)
    {
        *pos++ = base64_table[in[0] >> 2];
        *pos++ = base64_table[((in[0] & 0x03) << 4) | (in[1] >> 4)];
        *pos++ = base64_table[((in[1] & 0x0f) << 2) | (in[2] >> 6)];
        *pos++ = base64_table[in[2] & 0x3f];
        in += 3;
        line_len += 4;
        if(line_len >= 72)
        {
            *pos++ = 'n';
            line_len = 0;
        }
    }

    if(end - in)
    {
        *pos++ = base64_table[in[0] >> 2];
        if(end - in == 1)
        {
            *pos++ = base64_table[(in[0] & 0x03) << 4];
            *pos++ = '=';
        }
        else
        {
            *pos++ = base64_table[((in[0] & 0x03) << 4) |
                                                  (in[1] >> 4)];
            *pos++ = base64_table[(in[1] & 0x0f) << 2];
        }
        *pos++ = '=';
        line_len += 4;
    }

    if(line_len)
    {
        *pos++ = 'n';
    }

    *pos = '