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替換密碼與公鑰密碼

加密將明文轉換為密文,使用指定的金鑰。公鑰系統可以將加密和解密分別分配給不同的金鑰。

相關實驗:密碼:替換與公鑰 →
密碼:替換與公鑰
密碼:替換與公鑰實驗場景 →

意義與機制

凱撒密碼是一種簡單的替換方法,它將每個字母按固定的位置進行移動。它與現代加密方法不同,後者依賴於諸如字元頻率之類的結構,並且具有有限的金鑰空間。

RSA加密的教育模型,使用一個公鑰和模數運算來加密數字,然後將它們轉換回一個私鑰。這並不意味著,僅僅知道公鑰,就直接可以獲得私鑰。

關係與條件

c = mᵉ mod n 且 m = cᵈ mod n,需要合適的金鑰關係和訊息範圍。透過模運算,而不是單純的指數運算,來解釋平碼和密碼。

一個簡單的 RSA 演算法(不使用填充)展示了相關的數學原理。 實際的密碼系統需要安全的金鑰生成,標準的填充方法,認證,以及實現驗證。

觀察實驗中需要注意的事物

私鑰可以恢復由公鑰加密的值。

小RSA和凱撒是用於教育目的,而非真正的安全。 填充和安全的金鑰生成方法被省略。

關鍵關係與符號

c = mᵉ mod n · m = cᵈ mod n

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
m, c訊息和密碼文字表示為整數。0 ≤ 值 < n
e, d公有指數和私有指數整數
nRSA 運算的模整數

透過範例確認

什麼條件定義 RSA 指數 d?

e·d ≡ 1 (mod φ(n)) · 私鑰可以恢復由公鑰加密的值。

常見誤解

  • 隱藏加密過程,並以秘密的方式管理金鑰,並非相同的安全原則。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax ·《電腦科學導論》(英文)