基于RSA的数字签名的设计与实现

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摘    要
随着计算机网络和信息技术的发展，信息安全在各领域发挥着越来越重要的作用，其中密码学已成为信息安全技术的核心，本文主要介绍了信息加密技术的应用。
RSA算法是目前公认的在理论和实际应用中最为成熟和完善的一种公钥密码体制，它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法，是公钥密码体制的代表。数字签名是起到身份认证、核准数据完整性的一种信息安全技术。它通过认证技术来辨认真伪。RSA数字签名体制使用的是RSA公开密钥密码算法进行数字签名。
本文主要研究的内容包括：第一,对RSA算法进行了全面系统的介绍，包括RSA算法的应用现状和原理—大素数的产生、密钥对的产生、对明文的加密运算和密文的解密运算，为具体实现打下了理论基础；第二,介绍了RSA数字签名的一些基本概念和数字签名的理论实现过程；第三,对MD5算法基本原理的介绍；第四，详述了RSA数字签名的设计与实现，主要实现的模块包括RSA密钥的产生（一对公钥和私钥），RSA加密算法和解密算法的实现，消息摘要MD的生成以及利用RSA算法实现数字签名和签名的验证；第五,对该系统进行了整体的测试和分析改进；第六，分析了RSA数字签名的安全性，指出了RSA数字签名的发展方向。

关键字：RSA算法；加密； 解密；MD5算法；RSA数字签名

The Design and Realization of Digital Signature Based on RSA
Abstract
With the development of the computer network and information technology, information security plays more and more important role in every field. Cryptography has become the core of information security technology. This thesis mainly introduces the application of information encryption technology.
RSA algorithm is considered as a public-key cryptosystem of the most fully developed and complete in theory and practice application at present. It is the first algorithm for both data encryption and digital signature. Digital signature is an information security technology used to check authentication and data integrity. It identifies true or false by the authentication technology. RSA digital signature system carries on digital signature by using RSA public-key cipher algorithm.
The main content of this thesis includes six parts. First of all, it is a comprehensive systematic introduction about RSA algorithm including the present application situation and principle of RSA algorithm----producing big prime numbers and secret keys, the encryption arithmetic for information and the decryption for secret information, which establish the theory foundation for achieving concrete; secondly, it introduces some basic conception of RSA digital signature and theory of digital signature realizing process; thirdly, it introduces the basic principle of MD5 algorithm; fourthly, it states design and realization of RSA digital signature in detail. The main modules includes producing RSA secret keys (a public key and private key ), implementation of RSA encryption algorithm and decryption algorithm, producing message digest and realizing digital signature and verification by RSA; the fifth, it carries on testing entirely, analyzing and improving for this system；The sixth, it analyses the security of RSA digital signature and points out the development direction of RSA digital signature.

Key words: RSA algorithm; encryption; decryption; MD5 algorithm; RSA digital signature

目    录

1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 本课题的研究意义 2
2 RSA算法和RSA数字签名算法的基本概念和原理 2
2.1 RSA算法的基本概念和原理 2
2.1.1 RSA算法介绍与应用现状 2
2.1.2 RSA算法的实现原理 3
2.2 RSA数字签名基本概念和RSA数字签名算法的实现原理 3
2.2.1 RSA数字签名基本概念 3
2.2.2 RSA数字签名算法的实现原理 5
2.3 MD5算法的介绍 6
3 RSA数字签名的设计与实现 7
3.1 RSA数字签名的总体设计 7
3.1.1 RSA数字签名所需实现的功能 7
3.1.2 本软件的总体要求和设计 7
3.2 各部分的设计实现 7
3.2.1 密钥产生的实现 7
3.2.2 产生消息摘要的设计实现 10
3.2.3 数字签名的设计实现 12
3.2.4 验证数字签名的设计与实现 16
3.2.5 RSA数字签名的运行结果 18
4 软件的整体测试和分析改进 18
4.1软件的整体测试 18
4.2 性能分析与改进优化 19
5 RSA数字签名的安全性分析与前景展望 20
5.1 RSA数字签名的安全性分析 20
5.2 RSA数字签名的前景展望 20
结    论 21
参考文献 21
致    谢 22
声    明 23

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