据我了解,RSA算法基于找到两个大素数(p和q)并将它们相乘。安全方面是基于这样一个事实,即很难将其归为p和q。现在,由于RSA密钥是如此之大(通常为1024位及以上),因此素数必须至少为其一半(然后至少为512位)。如此大的素数将很难生成(您必须检查很多个数字并尝试将每个因数分解),因此我知道典型的方法是使用预先生成的大素数列表。

但这不是很容易破解的钥匙吗?即使列表容器为1,000,000个素数(我认为不太可能),在典型的台式计算机上检查所有组合也只需要几个小时。

我误解了哪一部分?

评论

+1。有相同的精神障碍。从产品中排除两个素数非常困难,但是找到大素数却很容易。虽然不是那么直观。

@Vilx,您好,虽然这个问题在这里成为话题,但在我们的兄弟站点-Cryptography上,它仍然会更多。

有关为什么使用质数列表不好的更多背景信息,请参见此博客文章和文章“罗恩错了,惠特错了”。该问题的答案描述了可以找到多大的素数。

#1 楼

您不使用预先生成的素数列表。正如您所注意到的那样,这很容易破解。您要使用的算法将类似于以下内容(请参见HAC中的注释4.51,另请参见crypto.SE的答案):


生成一个随机的$ 512 $奇数位,例如$ p $
测试$ p $是否为质数;如果是,返回$ p $;在测试约$ Log(p)/ 2 \ sim 177 $个候选对象后,预计会发生这种情况
否则设置$ p = p + 2 $,转到2

还有其他生成方法灌注(例如,如果步骤2失败,请执行步骤1,然后转到步骤1)。我概述的方法不过是OpenSSL使用的方法。

有关RSA密钥生成的官方,公共标准,请参阅FIPS 186-4第5.1节和附录B.3.1。

评论


$ \ begingroup $
并不需要10个星期就能产生一个素数?在这些数量级上,我希望素数相隔数光年!另外-您如何测试素数?最后我听说蛮力是唯一的实际方法(尽管进行了一些优化,但仍然有一些优化),这意味着大约为O(2 ^ 512)。
$ \ endgroup $
– Vilx-
2012年1月1日13:29

$ \ begingroup $
@ Vilx-,请记住,OpenSSL完全符合我的描述,因此必须快速。有很多概率素数测试(请参阅我链接到的HAC文档)。一个是米勒-拉宾(Miller-Rabin),很快。通过这些测试,您可以任意接近p为质数的概率为1。最后,素数的分布足够密集,足以使所描述的算法相当快(请参见en.wikipedia.org/wiki/Prime_number_theorem)。
$ \ endgroup $
– Mikeikeazo
2012年3月1日13:48在

$ \ begingroup $
@Vilx大素数很常见。您只需要查看几百个候选人。
$ \ endgroup $
– CodesInChaos
2012年3月1日14:15

$ \ begingroup $
@ Vilx-根据素数定理,x附近的素数之间的距离约为ln(x)。对于1024位数字,它是1024 * ln(2),或大约710。因此,检查某个较大的1024位数字附近的每个奇数,我们期望必须检查大约355个数字才能找到质数。对于计算机,这几乎没有任何作用。
$ \ endgroup $
– BlueRaja-Danny Pflughoeft
2012年3月1日下午16:50

$ \ begingroup $
该算法(按目前的状态)生成具有明显偏差分布的质数:与复合质数恰好位于其下方的质数比其他质数的可能性更大。通常首先选择一个中等大小的随机秘密$ s $,然后在步骤3中将$ p = p + 2 $替换为$ p = p + 2s $。 $ s \ approx \ log_2(p)$足以避免该偏差。实际上,$ s $通常是选择的两个更大的秘密辅助素数$ p_1 $和$ p_2 $的乘积,这样我们将以$ p \ equiv1 \ pmod {p_1} $和$ p \ equiv-1 \结尾pmod {p_2} $。
$ \ endgroup $
–fgrieu♦
15年6月11日在8:23

#2 楼

“我知道典型的方法是使用预先生成的大素数列表。”
这也是我的想法。但是我没有考虑过我们可以选择多少个素数。事实证明,您可以从带有1024位RSA密钥的~2.8x10^147素数和带有4096位RSA密钥的约~7.0x10^613中选择。然后,您最多可获得4.9x10^1227个质数对。这个数目是巨大的,那么您不应该只浏览列表。
最初的答案是David Robinson在Stackoverflow上发表的:

关于碰撞是否可能发生-现代钥匙大小(取决于您所需的安全性)的范围从1024到4096,这表示素数的范围从512到2048。这意味着您的素数约为2 ^ 512:超过150位数字。
我们可以使用1 / ln(n)非常粗略地估计素数的密度(请参见此处)。这意味着在这10 ^ 150个数字中,大约有10 ^ 150 / ln(10 ^ 150)个质数,可以算出2.8x10 ^ 147个质数可供选择-肯定比您在任何列表中都能容纳的要多! br />所以,是的-该范围内的质数非常大,并且实际上不可能发生碰撞。 (即使您生成了一万亿个可能的素数,形成一个九十亿个组合,它们中的任何两个成为相同素数的机会也将是10 ^ -123)。


#3 楼

关键是密码库用于确定数字是否为质数的测试是概率性的。也就是说,如果测试使用随机选择的值(“见证”)作为测试的基础。如果测试通过,则该数字可能是素数,但可能不是。我们可以用新的“见证人”重复进行相同的测试,如果测试再次通过,那么我们将增加确定性。我们可以继续进行多次测试,直到达到所需的确定性水平。

因此,可能使用的素数实际上不是素数。但是它不太可能不会严重影响密钥的安全性。

评论


$ \ begingroup $
但是,快速的概率测试只是答案的一半。方便的素数是如此密集,密度为$ \ frac {1} {\ ln {n}} $,否则我们可以快速检查素数无关紧要,因为我们实际上从不选择素数进行检查和验证。
$ \ endgroup $
–托马斯
2012-12-11 18:22

$ \ begingroup $
@tylerl:关于security.SE,我认为ECDHE比ECDHA更普遍。 $ \:$
$ \ endgroup $
–user991
2013年6月30日10:17在

$ \ begingroup $
@RickyDemer我想您可能已将此评论附加到错误的答案(和错误的网站)上。
$ \ endgroup $
– tylerl
2013年6月30日19:58在

$ \ begingroup $
好吧。 $ \:$我没有$ \:$ security.SE帐户。 $ \; \; \; $
$ \ endgroup $
–user991
13年6月30日在20:51

$ \ begingroup $
实际上,有确定性的方法可以找到与概率测试一样快的大素数。因此,通常使用概率方法的事实与RSA密钥生成速度如此之快无关。
$ \ endgroup $
–雨披
13年7月29日在20:12

#4 楼

您可以在生成随机大数后使用GMP库中可用的next_prime函数。
这里是链接:https://gmplib.org/manual/Number-Theoretic-Functions.html

评论


$ \ begingroup $
最好不要这样做。您将对选择的素数引入偏见。
$ \ endgroup $
–SquareRootOfTwentyThree
15年7月11日在19:54

$ \ begingroup $
@SquareRootOfTwentyThree虽然确实引入了对素数的偏倚,但与之前的素数之间有很大的差距,但该偏倚极小,并且被认为不可利用。
$ \ endgroup $
–森林
19年5月26日在23:23



$ \ begingroup $
@forest可以通过辅助渠道利用
$ \ endgroup $
–SquareRootOfTwentyThree
19年5月28日在8:35

$ \ begingroup $
@SquareRootOfTwentyThree至少略读本文,看来该攻击适用于两种素数生成方法。
$ \ endgroup $
–森林
19年5月28日在9:04

$ \ begingroup $
“最严格的[对策]是[[]]生成独立于其前身的每个主要候选项(→伪算法1)”
$ \ endgroup $
–SquareRootOfTwentyThree
19年5月28日在20:46

#5 楼

我已经在Python中实现了生成随机可证明素数的Maurer算法(请参阅Menezes等,《应用密码学手册》),如比较所示,该算法仅比通过使用Miller-Rabin测试(只能提供素数(极有可能是素数)表示目前在实践中通常用于RSA的大小素数。因此,Python的解释速度不是很快,但是对于普通人而言,它们只需要为RSA等生成一些大素数就可以了,但是在当前情况下这没什么大不了的。我的代码PROVABLEPRIME可在以下位置获得:
http:/ /s13.zetaboards.com/Crypto/topic/7234475/1/

评论


$ \ begingroup $
太好了。但是...并不能真正回答问题。 :P
$ \ endgroup $
– Vilx-
15年10月17日在18:48

$ \ begingroup $
@Vilx:你是对的。我是直接在上面的mikeazo帖子上发表评论,我想这是对您的OP的回答。
$ \ endgroup $
–沉莫功
2015年10月18日在10:03