ElGamal 加密示例？答案

【问题标题】：ElGamal encryption example?ElGamal 加密示例？
【发布时间】：2013-11-27 06:53:40
【问题描述】：

对于提出这个问题的不礼貌，我提前道歉，但我已经被困了很长时间，我正在努力弄清楚下一步该做什么。本质上，我正在尝试对某些数据执行 ElGamal 加密。我已经获得了一个临时密钥对和第二个静态密钥的公共部分，以及一些数据。如果我的理解是正确的，这就是我执行加密所需的全部内容，但我正在努力弄清楚如何使用 Crypto++。

我无休止地寻找示例，但在 Google 上几乎可以找到零。 Ohloh 并没有什么帮助，因为我刚刚找回了无数页的 cryptopp ElGamal 源文件，我似乎无法弄清楚（我对使用 Crypto++ 比较陌生，直到大约 3 天前甚至还没有听说过 ElGamal）。

我能找到的最接近的例子来自 CryptoPP 包本身，如下所示：

bool ValidateElGamal()
{
    cout << "\nElGamal validation suite running...\n\n";
    bool pass = true;
    {
        FileSource fc("TestData/elgc1024.dat", true, new HexDecoder);
        ElGamalDecryptor privC(fc);
        ElGamalEncryptor pubC(privC);
        privC.AccessKey().Precompute();
        ByteQueue queue;
        privC.AccessKey().SavePrecomputation(queue);
        privC.AccessKey().LoadPrecomputation(queue);

        pass = CryptoSystemValidate(privC, pubC) && pass;
    }
    return pass;
}

但是，这似乎对我没有多大帮助，因为我不知道如何插入我已经计算的值。我不确定我是否在努力理解 Elgamal 的工作原理（完全可能），或者在使用 CryptoPP 所拥有的东西时我是否只是个白痴。谁能帮我指出正确的方向？

【问题讨论】：

标签： c++ crypto++ elgamal

【解决方案1】：

我获得了一个临时密钥对的公共部分和第二个静态密钥，以及一些数据。

我们在这里无法真正帮助您，因为我们对应该做什么一无所知。

临时密钥对可能是用于模拟密钥交换，而静态密钥是长期用于签署临时交换。除此之外，任何人都可以猜测发生了什么。

你会碰巧知道钥匙是什么吗？临时密钥是 Diffie-Hellman 密钥，静态密钥是 ElGamal 签名密钥吗？

如果我的理解是正确的，这就是我执行加密所需的全部内容，但我正在努力弄清楚如何使用 Crypto++。

对于加密示例，我将作弊并使用RSA encryption example 并将其移植到ElGamal。这与复制和粘贴一样困难，因为 RSA 加密和ElGamal encryption 都遵循PK_Encryptor 和PK_Decryptor 接口。有关详细信息，请参阅 PK_Encryptor 和 PK_Decryptor 类。（请记住，您可能需要 ElGamal 或 Nyberg-Rueppel (NR) 签名示例）。

Crypto++ 有一个基于 ElGamal 的密码系统。密码系统将在对称密钥下加密一大块纯文本，然后在 ElGamal 密钥下加密对称密钥。不过，我不确定它遵循什么标准（可能是 IEEE 的 P1363）。请参阅elgamal.h 中的SymmetricEncrypt 和SymmetricDecrypt。

密钥大小人为地变小，因此程序运行得很快。 ElGamal 是一个离散对数问题，因此它的密钥大小在实践中应该是 2048 位或更高。 2048 位得到 ECRYPT（亚洲）、ISO/IEC（全球）、NESSIE（欧洲）和 NIST（美国）的祝福。

如果您需要保存/保留/加载您生成的密钥，请参阅 Crypto++ wiki 上的 Keys and Formats。简短的回答是致电decryptor.Save() 和decryptor.Load()；并远离{BER|DER} 编码。

如果需要，您可以使用标准的string 而不是SecByteBlock。如果您有兴趣通过cout 和朋友将内容打印到终端，string 会更容易。

最后，Crypto++ Wiki 上现在有一个页面涵盖了该主题以及下面程序的源代码。请参阅 Crypto++ 的 ElGamal Encryption。

#include <iostream>
using std::cout;
using std::cerr;
using std::endl;

#include <cryptopp/osrng.h>
using CryptoPP::AutoSeededRandomPool;

#include <cryptopp/secblock.h>
using CryptoPP::SecByteBlock;

#include <cryptopp/elgamal.h>
using CryptoPP::ElGamal;
using CryptoPP::ElGamalKeys;

#include <cryptopp/cryptlib.h>
using CryptoPP::DecodingResult;

int main(int argc, char* argv[])
{
    ////////////////////////////////////////////////
    // Generate keys
    AutoSeededRandomPool rng;

    cout << "Generating private key. This may take some time..." << endl;

    ElGamal::Decryptor decryptor;
    decryptor.AccessKey().GenerateRandomWithKeySize(rng, 512);
    const ElGamalKeys::PrivateKey& privateKey = decryptor.AccessKey();

    ElGamal::Encryptor encryptor(decryptor);
    const PublicKey& publicKey = encryptor.AccessKey();

    ////////////////////////////////////////////////
    // Secret to protect
    static const int SECRET_SIZE = 16;
    SecByteBlock plaintext( SECRET_SIZE );
    memset( plaintext, 'A', SECRET_SIZE );

    ////////////////////////////////////////////////
    // Encrypt

    // Now that there is a concrete object, we can validate
    assert( 0 != encryptor.FixedMaxPlaintextLength() );
    assert( plaintext.size() <= encryptor.FixedMaxPlaintextLength() );

    // Create cipher text space
    size_t ecl = encryptor.CiphertextLength( plaintext.size() );
    assert( 0 != ecl );
    SecByteBlock ciphertext( ecl );

    encryptor.Encrypt( rng, plaintext, plaintext.size(), ciphertext );

    ////////////////////////////////////////////////
    // Decrypt

    // Now that there is a concrete object, we can check sizes
    assert( 0 != decryptor.FixedCiphertextLength() );
    assert( ciphertext.size() <= decryptor.FixedCiphertextLength() );

    // Create recovered text space
    size_t dpl = decryptor.MaxPlaintextLength( ciphertext.size() );
    assert( 0 != dpl );
    SecByteBlock recovered( dpl );

    DecodingResult result = decryptor.Decrypt( rng, ciphertext, ciphertext.size(), recovered );

    // More sanity checks
    assert( result.isValidCoding );
    assert( result.messageLength <= decryptor.MaxPlaintextLength( ciphertext.size() ) );

    // At this point, we can set the size of the recovered
    //  data. Until decryption occurs (successfully), we
    //  only know its maximum size
    recovered.resize( result.messageLength );

    // SecByteBlock is overloaded for proper results below
    assert( plaintext == recovered );

    // If the assert fires, we won't get this far.
    if(plaintext == recovered)
        cout << "Recovered plain text" << endl;
    else
        cout << "Failed to recover plain text" << endl;

    return !(plaintext == recovered);
}

您也可以像这样从PrivateKey 创建Decryptor：

ElGamalKeys::PrivateKey k;
k.GenerateRandomWithKeySize(rng, 512);
ElGamal::Decryptor d(k);
...

还有来自PublicKey 的Encryptor：

ElGamalKeys::PublicKey pk;
privateKey.MakePublicKey(pk);
ElGamal::Encryptor e(pk);

您可以按如下方式在磁盘中保存和加载密钥：

ElGamalKeys::PrivateKey privateKey1;
privateKey1.GenerateRandomWithKeySize(prng, 2048);
privateKey1.Save(FileSink("elgamal.der", true /*binary*/).Ref());

ElGamalKeys::PrivateKey privateKey2;
privateKey2.Load(FileSource("elgamal.der", true /*pump*/).Ref());
privateKey2.Validate(prng, 3);

ElGamal::Decryptor decryptor(privateKey2);
// ...

密钥采用 ASN.1 编码，因此您可以使用 Peter Gutmann 的 dumpasn1 之类的方式转储它们：

$ ./cryptopp-elgamal-keys.exe
Generating private key. This may take some time...
$ dumpasn1 elgamal.der 
  0 556: SEQUENCE {
  4 257:   INTEGER
       :     00 C0 8F 5A 29 88 82 8C 88 7D 00 AE 08 F0 37 AC
       :     FA F3 6B FC 4D B2 EF 5D 65 92 FD 39 98 04 C7 6D
       :     6D 74 F5 FA 84 8F 56 0C DD B4 96 B2 51 81 E3 A1
       :     75 F6 BE 82 46 67 92 F2 B3 EC 41 00 70 5C 45 BF
       :     40 A0 2C EC 15 49 AD 92 F1 3E 4D 06 E2 89 C6 5F
       :     0A 5A 88 32 3D BD 66 59 12 A1 CB 15 B1 72 FE F3
       :     2D 19 DD 07 DF A8 D6 4C B8 D0 AB 22 7C F2 79 4B
       :     6D 23 CE 40 EC FB DF B8 68 A4 8E 52 A9 9B 22 F1
       :             [ Another 129 bytes skipped ]
265   1:   INTEGER 3
268 257:   INTEGER
       :     00 BA 4D ED 20 E8 36 AC 01 F6 5C 9C DA 62 11 BB
       :     E9 71 D0 AB B7 E2 D3 61 37 E2 7B 5C B3 77 2C C9
       :     FC DE 43 70 AE AA 5A 3C 80 0A 2E B0 FA C9 18 E5
       :     1C 72 86 46 96 E9 9A 44 08 FF 43 62 95 BE D7 37
       :     F8 99 16 59 7D FA 3A 73 DD 0D C8 CA 19 B8 6D CA
       :     8D 8E 89 52 50 4E 3A 84 B3 17 BD 71 1A 1D 38 9E
       :     4A C4 04 F3 A2 1A F7 1F 34 F0 5A B9 CD B4 E2 7F
       :     8C 40 18 22 58 85 14 40 E0 BF 01 2D 52 B7 69 7B
       :             [ Another 129 bytes skipped ]
529  29:   INTEGER
       :     01 61 40 24 1F 48 00 4C 35 86 0B 9D 02 8C B8 90
       :     B1 56 CF BD A4 75 FE E2 8E 0B B3 66 08
       :   }

0 warnings, 0 errors.

【讨论】：

嗨！感谢您的回复，我非常感谢您在那里付出的努力（我非常感谢维基条目，我认为这对每个人都很好）。事实证明，我们客户的要求发生了变化（或者更确切地说，当他们说“Elgamel”时，他们的实际意思是“Diffie-Helman”，并且不知何故在大约 15 个不同的地方犯了同样的错误，并引用了各种 ElGamel 规范和所有内容。 )。无论如何，这可以解释为什么我所说的完全没有意义。我把它留了下来，因为我相信它对许多人来说会是一个有用的帖子，而且我最终可能会需要它。