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ECC加密演算法

關鍵詞:

ECCElliptic Curve Cryptography (ECC)

基於離散對數的橢圓曲線密碼系統提供與RSA類似的安全性,但是具有相對較短的金鑰大小。

GF(p) 上的橢圓曲線

素數 p > 3,並且 a,b ∈ GF(p),在 GF(p) 上使得4a3+ 27b2 ≠ 0 。

在GF(p)上,帶引數a和b的橢圓曲線 E 被定義為(x,y)的解集,其中 x, y ∈ GF(p) 滿足如下方程:

                                                         y2= x3 + ax + b

以及一個額外的點 O。點的集合 E 形成一個組,並遵守以下規則: 

  • O + O = O
  • (x, y) + O = (x,y)
  • (x, y) + (x, -y) = O
  • 兩個不相等的點相加,x1, x2
                            (x1, y1) + (x2, y2)= (x3, y3)

                            λ = (y2 - y1) (x2- x1)-1

                            x3 = λ2 - x1-x2

                            y3= λ(x1- x3
) - y1
  • 一個點的2倍,x1≠ 0 :

                     (x1, y1) + (x1, y1)= (x3, y3)

                     λ = (3x12 + a) (2y1)-1

                     x3 = λ2 - 2x1

                     y3 = λ(x1 - x3) - y1


集合 E 是 滿足:ymod p = (x3 + ax + b) mod p

例子:

假設 a = 1, b = 1, p = 23,則橢圓曲線 E23(1, 1) 上的點如下:

(0,1) (6,4) (12,19)
(0,22) (6,19) (13,7)
(1,7) (7,11) (13,16)
(1,16) (7,12) (17,3)
(3,10) (9,7) (17,20)
(3,13) (9,16) (18,3)
(4,0) (11,3) (18,20)
(5,4) (11,20) (19,5)
(5,19) (12,4) (19,18)

如下是計算過程,以及散點圖:





GF(2k) 上的橢圓曲線




最後:

考慮方程 Q = kP,其中Q, P ∈ Ep(a, b) 且 k < p 。

對於給定的 k 和 P 計算 Q 比較容易,而對給定的 Q 和 P 計算 k 則比較困難。這就是橢圓曲線的離散對數問題。