PublicKeyGenerator_encrypt_decrypt.py

# PublicKeyGenerator_encrypt_decrypt.py

# Generoidaan kaksi suurta alkulukua p ja q
# Naiden tulo n= p * q on toinen julkinen avain
# Avain n maarittaa viestin pituuden ylarajan
# Jos viesti on muutettu numeroiksi, pituus on numeroiden maaran
# Toiseksi julkiseksi avaimeksi eksponentti e = 65537
# Alkuluvun testauksessa kaytetaan Miller-Rabinin menetelmaa,
# joka on otetty 256GMP:n-lahtoisesti kirjastosta gmpy2.is_prime(n)
# Selvakielinen viesti salataan julkisilla avaimilla n ja e
# Salaus puretaan privaatilla purkuavaimella d - yhdessä julkisen avaimen n kanssa
# Alla oleva ohjelma kayttaa suositeltua eksponentti e = 65537 ja luo avaimen n
# ja laskee naista purkuavaimen d.
# Lisaksi ohjelma kysyy kryptattavan viestin ja purkaa sen selvakieliseksi
# Juhani Kaukoranta 21.8.2019

import random
import math
import time
import binascii
import gmpy2
# GMP -kirjastosta gmpy2 otetaan funktiot is_prime(.) , lcm(.,.) ja invert(.,.)
# GMP mahdollistaa mielivaltaisen tarkkuuden (arbitrary precision) lukujen kayton
# ja antaa lukuisia hyodyllisia funktioita


def generateLargePrime(keysize):
    # Arpoo suuren alkuluvun ja tarkistaa se
    # Millerin-Rabinin menetelmalla
    while True:
        num = random.randrange(2**(keysize-1), 2**(keysize))
        if gmpy2.is_prime(num):
            return num


# least common multiple gmpy2.lcm(a,b), tarvitaan privaatin purkuavaimen d laskemiseen
# modular inverse gmpy2.invert(a,b) tarvitaan privaatin purkuavaimen d laskemiseen

# Luodaan kaksi alkulukua p ja q. Suositeltu eksponentti e=65537 ei saa olla
# luvun  lcm(p-1,q-1) tekijana

e = 65537 # sertifioitu exponentti joka toimii toisena julkisena avaimena
print("Ohjelma generoi bittipituudeltaan halutunkokoisen julkisen RSA-avaimen,")
print("joka on kahden satunnaisen alkuluvun tulo. Alkuluvut ovat kooltaan lahella toisiaan,")
print("mutteivat liian lahella, jottei niita voitaisi laskea helposti julkisesta avaimesta")

bittipituus = int(input("Haluttu avaimen n bittipituus, esim 256, 512,1024,2048 "))
randomjakaja = random.randint(25,30)
bittipituusp = int(bittipituus/2 - bittipituus/randomjakaja)
bittipituusq =bittipituus - bittipituusp
print("[bittipituus,pituusp,pituusq] = ",[bittipituus,bittipituusp,bittipituusq])
p = generateLargePrime(bittipituusp)
q = generateLargePrime(bittipituusq)
moduli = gmpy2.lcm(p-1,q-1)
while moduli % e == 0: # moduli ei saa olla jaollinen e:lla
    p = generateLargePrime(bittipituusp)
    q = generateLargePrime(bittipituusq)
    moduli = gmpy2.lcm(p-1,q-1)
print("Alkuluku p = ",p)
print("Alkuluku q = ",q)
n = p * q # julkinen avain
print(" Julkinen avain n = ",n)
print("Julkisen avaimen n pituus = ",len(str(n))," numeroa ",math.log(n,2)," bittia")
print("Eksponentti e = ",e)

# Nyt meilla on eksponentti e ja laskettu kelvollinen n ja moduli
# Lasketaan e:n ja modulin avulla salauksen privaatti purkuavain d

d = gmpy2.invert(e,moduli)
print("Salauksen privaatti purkuavain d = ",d)
print(" ")
print(" ****** viestin kirjoitus, salaus, purku selvakieliseksi *****")
selko_text = input("Kirjoita selvakielinen teksti: ")
hex_text = binascii.hexlify(selko_text.encode())   # selkoteksti heksadesimaalimuodossa, 2 hex/asciimerkki
int_text = int(hex_text,16)  # selkoteksti kokonaislukuna
if int_text > n:
    raise Exception("teksti on liian pitka avaimelle n, jaa teksti vaikka lyhyempiin lohkoihin!")
print("Selvakielinen teksti kokonaislukuna = ",int_text)
crypt_text = pow(int_text,e,n)  # salattu teksti
print("salattu teksti = ",crypt_text)
avattu_inttext = pow(crypt_text,d,n)
print("Avattu teksti kokonaislukuna = ",avattu_inttext)
avattu_selkotext = binascii.unhexlify(hex(avattu_inttext)[2:]).decode()
print("Avattu teksti luettavassa muodossa = ",avattu_selkotext)