作为一个非密码学家,有一件事总是让我震惊:为什么使用质数如此重要?是什么让它们在密码学中如此特别?
有人能简单解释一下吗?(我知道有很多入门知识,应用密码学是圣经,但如我所说:我不打算实现我自己的加密算法,我发现的东西只是让我的大脑爆炸-请不要十页的数学公式)。
作为一个非密码学家,有一件事总是让我震惊:为什么使用质数如此重要?是什么让它们在密码学中如此特别?
有人能简单解释一下吗?(我知道有很多入门知识,应用密码学是圣经,但如我所说:我不打算实现我自己的加密算法,我发现的东西只是让我的大脑爆炸-请不要十页的数学公式)。
当前回答
因为没有人知道一个快速的算法把一个整数分解成质因数。然而,检查一组质因数是否乘以某个整数是非常容易的。
其他回答
素数主要用于密码学,因为确定一个给定的数是否是素数需要相当长的时间。对于黑客来说,如果任何算法都需要大量的时间来破解代码,那么它对他们来说就变得毫无用处
我认为在密码学中重要的不是质数本身,而是质因数分解问题的难点
假设你有一个非常非常大的整数,已知是两个质数m和n的乘积,要找出m和n是什么并不容易。RSA等算法就是基于这个事实。
顺便说一下,有一篇发表的算法论文可以在可接受的时间内使用量子计算机“解决”这个质因数分解问题。因此,当量子计算机问世时,新的密码学算法可能不再依赖质因数分解的“困难”:)
为了更具体地说明RSA如何使用素数的性质,RSA算法主要依赖于欧拉定理,该定理指出,对于相对素数“a”和“N”,a^e等于1模N,其中e是N的欧拉totient函数。
质数是怎么进来的?为了有效地计算N的欧拉totient函数,需要知道N的质因数分解。在RSA算法中,对于一些质数“p”和“q”,N = pq,那么e = (p - 1)(q - 1) = N - p - q + 1。但是如果不知道p和q, e的计算是非常困难的。
更抽象地说,许多密码学协议使用各种活板门函数,这些函数易于计算但难以反演。数论是这类活板门函数的丰富来源(例如大素数的乘法),而素数是数论的绝对中心。
这里有一个非常简单和常见的例子。
RSA加密算法通常用于安全的商业网站,它是基于这样一个事实:取两个(非常大的)素数并将它们相乘很容易,而做相反的事情则非常困难——这意味着:取一个非常大的数,给定它只有两个素数因子,并找到它们。
质数本身并不重要,重要的是处理质数的算法。特别是求一个数(任何一个数)的因式。
如你所知,任何数字至少有两个因数。质数有一个独特的性质,它只有两个因数:1和质数本身。
The reason factoring is so important is mathematicians and computer scientists don't know how to factor a number without simply trying every possible combination. That is, first try dividing by 2, then by 3, then by 4, and so forth. If you try to factor a prime number--especially a very large one--you'll have to try (essentially) every possible number between 2 and that large prime number. Even on the fastest computers, it will take years (even centuries) to factor the kinds of prime numbers used in cryptography.
事实上,我们不知道如何有效地分解一个大数字,这赋予了密码算法的优势。如果有一天,有人想出了如何做到这一点,我们目前使用的所有加密算法都将过时。这仍然是一个开放的研究领域。