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白話導讀 Journal of Systems and Software SCI · Q1 2009/09

Rebalanced-RSA 把解密變快了,卻讓加密慢到不能用

Trading Decryption for Speeding Encryption in Rebalanced-RSA

Hung-Min Sun, Mu-En Wu, M. Jason Hinek, Cheng-Ta Yang

一句話:Rebalanced-RSA 把解密成本轉嫁給加密,結果加密慢到極致(因為公開指數 e 的量級與模數相當)。作者提出兩個變形,讓 e 遠小於模數:1024-bit 下 Scheme A 加密至少快 2.6 倍Scheme B 至少快 3 倍——代價是解密與金鑰生成稍慢。

先問:這在解什麼問題?the problem

RSA 的加速史,是一連串的「拆東牆補西牆」:

1982

RSA-CRT

Quisquater 與 Couvreur 提出以中國剩餘定理(CRT)為基礎的 RSA 變形,用來加速 RSA 的解密

1990

Rebalanced-RSA

Wiener 提出另一個變形,把解密的成本轉嫁到加密上,讓解密再更快。

代價

加密變成最慢

但這個做法本質上把加密時間推到最大——因為公開指數 e 的量級通常與 RSA 模數相當。

換句話說:Rebalanced-RSA 把解密變快了,卻讓加密慢到幾乎不能用。這篇論文要做的,就是把那筆「借」過頭的成本還一點回去

怎麼做?讓公開指數 e 遠小於模數the method

作者提出兩個 Rebalanced-RSA 的變形,讓公開指數 e 遠小於模數,藉此降低加密成本,同時仍維持低解密成本

RSA-CRT 加速解密 Rebalanced-RSA 解密再更快 但 e ≈ 模數 加密變成最慢 本文:e 遠小於模數 Scheme A/B
研究脈絡:從 RSA-CRT 到 Rebalanced-RSA,解密越來越快但加密被推到最慢;本文的兩個變形讓公開指數 e 遠小於模數,把加密成本拉回來。

結果如何?results

1024-bit RSA 模數下:

A Scheme A

加密速度至少比原始的 Rebalanced-RSA 快 2.6 倍

B Scheme B

加密速度至少快 3 倍

作者自己標註的代價:這兩個變形加密成本的下降,是用略為增加的解密成本增加的金鑰生成成本換來的。因此作者明白指出:這裡提出的變形,最適合那些「加密與解密都需要低成本」的應用——而不是宣稱它在所有情境下都更好。
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出處:Hung-Min Sun, Mu-En Wu, M. Jason Hinek, Cheng-Ta Yang, Trading decryption for speeding encryption in Rebalanced-RSA, Journal of Systems and Software, 82(9), pp. 1503–1512, Sep. 2009.