Elgamal算法的java实现

来源：互联网发布：kingkong1024控台编程编辑：程序博客网时间：2024/06/04 18:09

曾经有位故人请在下帮助做此程序,虽然故人已消失多年,QQ也被其列入黑名单,今天在电脑里偶然发现这个程序代码,分享于大家;望对学习有所帮助!,当初为使故人能够更容易的阅读代码,程序中则以static function的方式进行组织,此非JAVA的对像思想;请读者不要误解!

/**

* author:zmhu

* QQ:4328335 , @阿胡Ahoo

package elgamar;

import java.math.BigInteger;

import java.util.Random;

import java.io.*;

/**

* @author zmhu

public class ElGamal

{

/**

* 加密一个消息m(m为BigInteger类型) 并返回加密结果为一个BigInteger数组

* @param m

* @param p

* @param b

* @param g

* @return

public static BigInteger [] encrypt(BigInteger m,BigInteger p,BigInteger b,BigInteger g)

{

//随机选取一个k gcd(k,p-1)=1 0<=k<p

BigInteger [] rtn = {null,null};//定义一个BigInteger数组,存贮返回的加密对象C1,C2

BigInteger k = ElGamal.getRandomk(p); //随机取满足条件的k

//计算密文C1,C1

BigInteger C1 = g.modPow(k, p);

BigInteger C2 = m.multiply(b.modPow(k, p)).mod(p);

//保存密文到对象中

rtn[0] = C1;

rtn[1] = C2;

return rtn;

}

/**

* 取随机数k

* @param p

* @return

public static BigInteger getRandomk(BigInteger p)

{

///随机取一个与p-1互质的数k & 0<=k<p-1

Random r = new Random();

BigInteger k = null;

while(true)

{

k = new BigInteger(p.bitLength()-1,r);//产生一0<=k<p-1的随机数

if(k.gcd(p.subtract(BigInteger.ONE)).equals(BigInteger.ONE))

{//如果随机数与p-1互质则选取成功,返回随机数k

break;

}

return k;

}

/**

* 取一个大的随机素数P,和P的生成元a

* @param alpha 为该素数的比特位数

* @return

public static BigInteger [] getRandomP(int alpha)

{

BigInteger rtn [] = {null,null};

Random r = new Random();

BigInteger p = null;

BigInteger q = null;

//选取一个安全素数Q, p = 2q+1 如果P为素数,选定成功

while(true)

{

q = BigInteger.probablePrime(alpha, r);//new BigInteger(alpha,r); //取一个随机数q, r为随机数发生器 alpha 为想要得到随机数大小[2^alpha]p = 2^alpha

if(q.bitLength() != alpha) //判断生成的随机数q<2^alpha 如果q<2^alpha 重新再生成一个随机数直到q>2^alpha

continue;

if(q.isProbablePrime(10)) //如果q为素数则再进一步计算生成元

{

p = q.multiply(new BigInteger("2")).add(BigInteger.ONE); // 选取一个安全素数P=2*Q+1

if(p.isProbablePrime(10)) //如果P为素数则选取成功否则继续第一步

break;

}

//计算p 的乘法群

//在Zp中选择一个g != 1

BigInteger g = null;

while(true)

{

g = BigInteger.probablePrime(p.bitLength()-1, r);//new BigInteger(p.bitLength()-1,r);//从Zp*中随机取出一个元

if(!g.modPow(BigInteger.ONE, p).equals(BigInteger.ONE) && !g.modPow(q, p).equals(BigInteger.ONE))

{////在Z*p中任选一元素a!=1,计算a^2 mod P 和a^Q mod P ,如它们都不等于1,则a是生成元,否则继续选取

break;

}

rtn[0] = p;

rtn[1] = g;

return rtn;

}

/**

* 取随机数a

* @param p

* @return

public static BigInteger getRandoma(BigInteger p)

{

BigInteger a = null;

Random r = new Random();

a = new BigInteger(p.bitLength()-1,r);

return a;

}

/**

* 计算b的值

* @param g

* @param a

* @param p

* @return

public static BigInteger calculateb(BigInteger g,BigInteger a,BigInteger p)

{

BigInteger b = null;

b = g.modPow(a, p);

return b;

}

/**

* 解密一个串返回值为一个BigInteger对象

* @param C1

* @param C2

* @param a

* @param p

* @return

public static BigInteger decrypt(BigInteger C1,BigInteger C2,BigInteger a,BigInteger p)

{

BigInteger m = null;

m = C2.multiply(C1.modPow(a.negate(), p)).mod(p);

return m;

}

/**

* 加密一个数字签名,其实就是加密一个字符串,消息m为一个字串,程序中是把消息m(String)转成一个byte数组,

* 然后再把byte类型的数组再构造成一个BigInteger对象,使用encrypt方法加密

* @param m

* @param p

* @param b

* @param g

* @return

public static BigInteger [] encryptSignature(String m,BigInteger p,BigInteger b,BigInteger g)

{

BigInteger [] rtn = {null,null};//定义一个BigInteger数组,存贮返回的加密对象C1,C2

BigInteger message = new BigInteger(m.getBytes());//把字串转成一个BigInteger对象

rtn = ElGamal.encrypt(message, p, b, g);//调用解密方法encrypt解密

return rtn;

}

/**

* 解密一个数字签名,传入先前加密结果,两个BigInteger的对象C1,C2

* 程序使用先前的decrypt方法进行解密,把解密得到的结果(BigInteger对象),转化为一个byte的数组

* 再把byte类型的数组还原为一个字串

* @param C1

* @param C2

* @param a

* @param p

* @return

public static String decryptSignature(BigInteger C1,BigInteger C2,BigInteger a,BigInteger p)

{

BigInteger rtn = ElGamal.decrypt(C1, C2, a, p);//调用decrypt方法解密

String str = new String(rtn.toByteArray());//把返回的结果还原成一个字串

return str;

}

public static void main(String [] args)

{

BigInteger p = null; //随机数P

BigInteger g = null; //P的生成元

//BigInteger m = new BigInteger("11111111111111"); // 明文M 0<=m<p

//System.out.println("明文:"+m);//输出

BigInteger b = null; // 公钥<b,g,p>

BigInteger a = null;//私钥<a,g,p> 0<a<p

BigInteger [] rtn = {null,null};

String signm = "";

System.out.println("请输入消息M:");

InputStream clav= System.in;

BufferedReader rd = new BufferedReader(new InputStreamReader(clav));

try {signm = rd.readLine();}

catch(IOException e) {System.out.println(e.getMessage());}

//System.out.println(new BigInteger(signm.getBytes()).bitLength());

//System.exit(0);

rtn = ElGamal.getRandomP(new BigInteger(signm.getBytes()).bitLength());//取得随机数P,和P的生成元g

p = rtn[0];

g = rtn[1];

a = ElGamal.getRandoma(p);

b = ElGamal.calculateb(g, a, p);

//rtn = ElGamal.encrypt(m, p, b, g);

//System.out.println("密文:"+rtn[0]+","+rtn[1]);

//BigInteger dm = ElGamal.decrypt(rtn[0], rtn[1], a, p);

//System.out.println("解密:"+dm);

/////数字签名

System.out.println("原文:"+signm);

byte[] mb = signm.getBytes();

System.out.println("字节码构造的超大整数:"+new BigInteger(mb).toString());

System.out.println("素数P:"+p);

System.out.println("生成元:"+g);

System.out.println("随机数a(私钥):"+a);

System.out.println("b(公钥):"+b);

//rtn = ElGamal.getRandomP(100);//取得随机数P,和P的生成元g

//p = rtn[0];

//g = rtn[1];

a = ElGamal.getRandoma(p);

b = ElGamal.calculateb(g, a, p);

rtn = ElGamal.encryptSignature(signm, p, b, g);

System.out.println("密文:"+rtn[0]+","+rtn[1]);

String designm = ElGamal.decryptSignature(rtn[0], rtn[1], a, p);

mb = designm.getBytes();

System.out.println("解密后的超大整数:"+new BigInteger(mb));

System.out.println("解密:"+designm);

}

0 0