ElGamal加密算法

乐乐天

ElGamal算法既能用于数据加密也能用于数字签名，其安全性依赖于计算有限域上离散对数这一难题。
密钥对产生办法。首先选择一个素数p，两个随机数, g 和x，g, x < p, 计算 y = g^x ( mod p )，则其公钥为 y, g 和p。私钥是x。g和p可由一组用户共享。
ElGamal用于数字签名。被签信息为M，首先选择一个随机数k, k与 p - 1互质，计算

a = g^k ( mod p )
% x- t# p, }6 n" n6 p' w. b再用扩展 Euclidean 算法对下面方程求解b：
" g4 S3 ]0 q3 b+ q2 Q9 i! S
3 \8 _0 E: \+ `$ q' h( k: zM = xa + kb ( mod p - 1 )

签名就是( a, b )。随机数k须丢弃。
/ k8 V' t# P' K1 F( Q1 s" ?验证时要验证下式：

y^a * a^b ( mod p ) = g^M ( mod p )

8 p: @$ l0 Y4 L1 J9 }5 U( S* R同时一定要检验是否满足1<= a < p。否则签名容易伪造。
ElGamal用于加密。被加密信息为M，首先选择一个随机数k，k与 p - 1互质，计算

a = g^k ( mod p )
b = y^k M ( mod p )

9 r! N, Y3 c& a$ o0 H+ K: W2 A/ B
( a, b )为密文，是明文的两倍长。解密时计算

a9 a" m/ q' j" {" R% D$ ?M = b / a^x ( mod p )

　　ElGamal签名的安全性依赖于乘法群(IFp)* 上的离散对数计算。素数p必须足够大，且p-1至少包含一个大素数
% e6 |6 ~, |- F4 t" \+ X) A+ b# `8 l因子以抵抗Pohlig & Hellman算法的攻击。M一般都应采用信息的HASH值(如SHA算法)。ElGamal的安全性主要依赖于p和g，若选取不当则签名容易伪造，应保证g对于p-1的大素数因子不可约。D.Bleichenbache“GeneratingElGamal Signatures Without Knowing the Secret Key”中提到了一些攻击方法和对策。ElGamal的一个不足之处是它的密文成倍扩张。

　　美国的DSS(Digital Signature Standard)的DSA(Digital Signature Algorithm)算法是经ElGamal算法演
: A3 v6 W* I- I8 s/ M变而来。