大数运算
??????? 在编写涉及密码学以及其他需要处理超出了普通的int,double型的范围的数据时,java提供java.math.BigInteger类来处理这类问题,除此之外,还可以用openssl来处理大型数据的运算。OpenSSL 是一个强大的安全套接字层密码库,囊括主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能及SSl协议,并提供丰富的应用程序供测试或其它目的使用。本文总结这两种方法的异同。 ?????? 如果只看大数的普通算法,比如加减乘除等初级的算法,两者提供了非常相似的运算函数。 构造函数(初始函数)java.math.Integer
opensslBIGNUM *BN_new(void);??? 新生成一个BIGNUM结构 void BN_free(BIGNUM *a);?? 释放一个BIGNUM结构,释放完后a=NULL; void BN_init(BIGNUM *);??? 初始化所有项均为0,一般为BN_ init(&c) void BN_clear(BIGNUM *a);? 将a中所有项均赋值为0,但是内存并没有释放 void BN_clear_free(BIGNUM *a); 相当与将BN_free和BN_clear综合,要不就赋值0,要不就释放空间。 基本计算函数java.math.Integer即 *不包括* 一个符号位,例如(ceil(log2(this <0 ? -this : this + 1))). (即距最右 1 位之前的 0 位的个数 )。 openssl?int BN_add(BIGNUM *r,const BIGNUM *a,const BIGNUM *b); r=a+b
int BN_sub(BIGNUM *r,const BIGNUM *b); r=a-b
int BN_mul(BIGNUM *r,BIGNUM *a,BIGNUM *b,BN_CTX *ctx); r=a*b
int BN_sqr(BIGNUM *r,BN_CTX *ctx); r=a*a,效率高于bn_mul(r,a,a)
int BN_div(BIGNUM *dv,BIGNUM *rem,const BIGNUM *d,BN_CTX *ctx); d=a/b,r=a%b
int BN_mod(BIGNUM *rem,const BIGNUM *m,BN_CTX *ctx); r=a%b
int BN_nnmod(BIGNUM *rem,BN_CTX *ctx); r=abs(a%b)
int BN_mod_add(BIGNUM *ret,BN_CTX *ctx); r=abs((a+b)%m))
int BN_mod_sub(BIGNUM *ret,? BN_CTX *ctx); r=abs((a-b)%m))
int BN_mod_mul(BIGNUM *ret,BN_CTX *ctx); ?r=abs((a*b)%m))
int BN_mod_sqr(BIGNUM *ret,BN_CTX *ctx); ?r=abs((a*a)%m))
int BN_exp(BIGNUM *r,BIGNUM *p,BN_CTX *ctx); r=pow(a,p)
int BN_mod_exp(BIGNUM *r,const BIGNUM *p,? const BIGNUM *m,BN_CTX *ctx); ?r=pow(a,p)%M
int BN_gcd(BIGNUM *r,BN_CTX *ctx); r=a,b最大公约数
int BN_add_word(BIGNUM *a,BN_ULONG w);
int BN_sub_word(BIGNUM *a,BN_ULONG w);
int BN_mul_word(BIGNUM *a,BN_ULONG w);
BN_ULONG BN_div_word(BIGNUM *a,BN_ULONG w);
BN_ULONG BN_mod_word(const BIGNUM *a,BN_ULONG w);
BIGNUM *BN_mod_inverse(BIGNUM *r,const BIGNUM *n,BN_CTX *ctx); 模逆,((a*r)%n==1).
????????? 可以看到,openssl提供了更多的组合,不过java的优势却也是可以自己随意将这些函数组合,往往openssl需要几行的代码java却可以一行写完(先不说写成一行能不能让明天的自己看懂的问题。。。)不过openssl可是专业的,除了这些基本函数之外还提供了许多其他的函数,可以让我们很方便的使用~ 上下文情景函数,存储计算中的中间过程BN_CTX *BN_CTX_new(void);申请一个新的上下文结构 void BN_CTX_init(BN_CTX *c);将所有的项赋值为0,一般BN_CTX_init(&c) ??void BN_CTX_free(BN_CTX *c);释放上下文结构,释放完后c=NULL;
复制以及交换函数? BIGNUM *BN_copy(BIGNUM *a,const BIGNUM *b); 将b复制给a,正确返回a,错误返回NULL
? BIGNUM *BN_dup(const BIGNUM *a); 新建一个BIGNUM结构,将a复制给新建结构返回,错误返回NULL
? BIGNUM *BN_swap(BIGNUM *a,BIGNUM *b); 交换a,b
取位函数?int BN_num_bytes(const BIGNUM *a); 返回a的位数,大量使用
int BN_num_bits(const BIGNUM *a);
int BN_num_bits_word(BN_ULONG w); 返回有意义比特的位数,例如0x00000432 为11。
比较函数?int BN_cmp(BIGNUM *a,BIGNUM *b); ? -1 if a < b,0 if a == b and 1 if a > b.
int BN_ucmp(BIGNUM *a,BIGNUM *b); ?比较a,b觉得值,返回值和上同。
int BN_is_zero(BIGNUM *a);
int BN_is_one(BIGNUM *a);
int BN_is_word(BIGNUM *a,BN_ULONG w);
int BN_is_odd(BIGNUM *a);????? ? 上面四个返回1,假如条件成立,否则将返回0
设置函数?int BN_zero(BIGNUM *a); ? 设置a为0
int BN_one(BIGNUM *a);? ?设置a为1
const BIGNUM *BN_value_one(void); ?返回一个为1的大数
int BN_set_word(BIGNUM *a,unsigned long w); ?设置a为w
unsigned long BN_get_word(BIGNUM *a); ?假如a能表示为long型,那么返回一个long型数
随机数函数?int BN_rand(BIGNUM *rnd,int bits,int top,int bottom); 产生一个加密用的强bits的伪随机数,若top=-1,最高位为0,top=0, 最高位为1,top=1,最高位和次高位为1,bottom为真,随机数为偶数
?int BN_pseudo_rand(BIGNUM *rnd,int bottom); 产生一个伪随机数,应用于某些目的。
int BN_rand_range(BIGNUM *rnd,BIGNUM *range); 产生的0<rnd<range
int BN_pseudo_rand_range(BIGNUM *rnd,BIGNUM *range);
产生素数函数BIGNUM *BN_generate_prime(BIGNUM *ret,int safe,BIGNUM *add,void (*callback)(int,void *),void *cb_arg); 产生一个bits位的素数,后面几个参数都可以为NULL
int BN_is_prime(const BIGNUM *p,int nchecks,BN_CTX *ctx,void *cb_arg); 位数函数?int BN_set_bit(BIGNUM *a,int n); 将a中的第n位设置为1,假如a小于n位将扩展
int BN_clear_bit(BIGNUM *a,int n); 将a中的第n为设置为0,假如a小于n位将出错
int BN_is_bit_set(const BIGNUM *a,int n); 测试是否已经设置,1表示已设置
int BN_mask_bits(BIGNUM *a,int n); 将a截断至n位,假如a小于n位将出错
int BN_lshift(BIGNUM *r,int n); a左移n位,结果存于r
int BN_lshift1(BIGNUM *r,BIGNUM *a); ?a左移1位,结果存于r
int BN_rshift(BIGNUM *r,int n); ?a右移n位,结果存于r
int BN_rshift1(BIGNUM *r,BIGNUM *a); a左移1位,结果存于r
与字符串的转换函数int BN_bn2bin(const BIGNUM *a,unsigned char *to); 将abs(a)转化为字符串存入to,to的空间必须大于BN_num_bytes(a)
BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s,int len,BIGNUM *ret); 将s中的len位的正整数转化为大数
char *BN_bn2hex(const BIGNUM *a); 转化为16进制字符串
char *BN_bn2dec(const BIGNUM *a); 转化为10进制字符串
int BN_hex2bn(BIGNUM **a,const char *str); 同上理
int BN_dec2bn(BIGNUM **a,const char *str); 同上理
int BN_print(BIO *fp,const BIGNUM *a); 将大数16进制形式写入内存中
int BN_print_fp(FILE *fp,const BIGNUM *a); 将大数16进制形式写入文件
int BN_bn2mpi(const BIGNUM *a,unsigned char *to);
BIGNUM *BN_mpi2bn(unsigned char *s,BIGNUM *ret);
OpenSSL整个软件包大概可以分成三个主要的功能部分:SSL协议库、应用程序以及密码算法库。openssl除了基础运算函数非常丰富之外,作为一个基于密码学的安全开发包,OpenSSL提供的功能相当强大和全面,囊括了主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能以及SSL协议,并提供了丰富的应用程序供测试或其它目的使用。可以直接调用函数来调用常用的加密方法,RSA,AES,md5等等,非常实用。 (编辑:李大同) 【声明】本站内容均来自网络,其相关言论仅代表作者个人观点,不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利,请及时与联系站长删除相关内容! |