X-Git-Url: https://bilbo.iut-bm.univ-fcomte.fr/and/gitweb/modelisationMathS3.git/blobdiff_plain/ffce293ccbd93a8d34365b009c246eead8d3b0be..f182c99c4479f3f0875b1d7b162248b7a00fc7b5:/rsa.tex?ds=sidebyside diff --git a/rsa.tex b/rsa.tex index 541d3c2..a96d0a2 100644 --- a/rsa.tex +++ b/rsa.tex @@ -24,6 +24,7 @@ Dans le cas où l'on utilise une clé de cryptage, on a le schéma présenté à la figure~\ref{Fig:schemageneral}. \begin{figure}[ht] \begin{center} +%\includegraphics[scale=0.5]{schemacrypto.pdf} \includegraphics[scale=0.5]{schemacrypto.eps} \end{center} \caption{Schéma général d'une méthode de cryptage/décryptage}\label{Fig:schemageneral} @@ -190,13 +191,13 @@ Dans la preuve de la proposition précédente, on avait successivement \begin{eqnarray} a &=& b \times q_1 +r_1 \label{eq:def:r1} \\ -b &=& r_1 \times q_2 +r_2 \\ -r_1 &=& r_2 \times q_3 +r_3 \\ +b &=& r_1 \times q_2 +r_2 \nonumber \\ +r_1 &=& r_2 \times q_3 +r_3 \nonumber\\ & \vdots & \nonumber\\ r_{n-4} & = & r_{n-3} \times q_{n-2} + r_{n-2} \label{eq:def:rnm4} \\ r_{n-3} & = & r_{n-2} \times q_{n-1} + r_{n-1} \label{eq:def:rnm3} \\ r_{n-2} & = & r_{n-1} \times q_{n} + r_{n} \label{eq:def:rnm2}\\ -r_{n-1} & = & r_{n} \times q_{n+1} + 0 +r_{n-1} & = & r_{n} \times q_{n+1} + 0 \nonumber \end{eqnarray} @@ -204,20 +205,19 @@ On sait que $a\land b$ est $r_n$ le dernier reste non nul. On remonte les équations une à une en démarrant de (\ref{eq:def:rnm2}). \begin{eqnarray} r_{n} & = & r_{n-2} - r_{n-1} \times q_{n} \nonumber \\ - & = & r_{n-2} - (r_{n-3} - r_{n-2} \times q_{n-1}) \times q_{n} (\textrm{on remplace $r_{n-1}$ par sa def dans (\ref{eq:def:rnm3})}) \nonumber\\ - & = & r_{n-2}. (1 + q_{n-1}. q_{n}) - r_{n-3}. q_{n} (\textrm{factorisation})\nonumber \\ - & = & (r_{n-4} - r_{n-3} \times q_{n-2}). (1 + q_{n-1}. q_{n}) - r_{n-3}. q_{n}(\textrm{on remplace $r_{n-2}$ par sa def dans (\ref{eq:def:rnm4})}) \nonumber \\ + & = & r_{n-2} - (r_{n-3} - r_{n-2} \times q_{n-1}) \times q_{n} \textrm{ (on remplace $r_{n-1}$ par son expression tirée de (\ref{eq:def:rnm3})}) \nonumber\\ + & = & r_{n-2}. (1 + q_{n-1}. q_{n}) - r_{n-3}. q_{n} \textrm{ (factorisation)}\nonumber \\ + & = & (r_{n-4} - r_{n-3} \times q_{n-2}). (1 + q_{n-1}. q_{n}) - r_{n-3}. q_{n}\textrm{ (on remplace $r_{n-2}$ par son expression tirée de (\ref{eq:def:rnm4})}) \nonumber \\ & \vdots & \nonumber \\ -& = & \ldots (\textrm{on remplace $r_{1}$ par sa def dans (\ref{eq:def:r1})}) \nonumber\\ -& = ax + by \nonumber +& = & \ldots \textrm{ (on remplace $r_{1}$ par son expression tirée de (\ref{eq:def:r1})}) \nonumber\\ +& = &ax + by \nonumber \end{eqnarray} - \end{Proof} \begin{Def}[Nombres premiers entre eux] -Les deux entiers relatifs $a$ et $b$ sont premiers entre eux s +Les deux entiers relatifs $a$ et $b$ sont premiers entre eux si leur plus grand commun diviseur est égal à 1. \end{Def} @@ -237,7 +237,7 @@ car 1 est le PGCD de $a$ et de $b$. \item[\textbf{Si.}] Supposons qu'il existe un couple $(x,y)$ d'entiers relatifs vérifiant $ax + by = 1$ et $d = a \land b$. - Le $d$ divise $ax$ et $d$ divise $by$. Donc $d$ divise + L'entier $d$ divise les produits $ax$ et $by$. Donc $d$ divise $ax + by$ et donc $d$ est 1. \end{itemize} \end{Proof} @@ -257,9 +257,10 @@ Si $p$ et $q$ sont deux nombres premiers distincts alors l'égalité suivante permet de trouver le valeur de la fonction d'Euler en un seul produit: \begin{equation} -\varphi(pq)=(p-1)(q-1) \label{FEuler} +\varphi(pq)=(p-1)(q-1). \label{FEuler} \end{equation} \end{Prop} + \begin{Exo}[Preuve de l'expression d'Euler] On doit compter le cardinal des nombres de $\{1, 2, . . . , pq -1\}$ qui sont premiers avec $pq$. @@ -277,25 +278,37 @@ premiers avec $pq$. + + + %Refaire cet exo avec 27x +8y = 1 \begin{Exo} -L'objectif est de résoudre l'équation $(E)$ d'inconnues $x$ et $y$ -$405x -120y =15$. +L'objectif est de résoudre l'équation $(E)$ $405x -120y =15$ +d'inconnues $x$ et $y$. \begin{enumerate} \item Trouver le PGCD de 405 et 120 à l'aide de l'algorithme d'Euclide. \item En déduire une solution particulière de cette équation. \item En utilisant la solution particulière, montrer que $(E)$ est équivalente à $27(x-3) = 8(y-10)$. -\item Utiliser le théorème de Gauss pour montrer que - l'ensemble solution de $(E)$ est $\{(8k+3;27k+10)| k \in \Z\}$. +\item Utiliser le théorème de Gau{\ss} pour montrer que + l'ensemble des solutions de $(E)$ est $\{(8k+3;27k+10)| k \in \Z\}$. \end{enumerate} \end{Exo} +\begin{Exo} + Soit $p$ un nombre premier. +\begin{enumerate} +\item Calculer $\varphi(p^2)$. +\item Est-ce que RSA fonctionnerait aussi avec l'entier $n = p^2$ à la place de $n=pq$? +\end{enumerate} +\end{Exo} + \begin{Exo}[Sujet du bac S Liban 2005] -On rappelle le résultat suivant appelé petit théorème de Fermat. +On rappelle le résultat suivant appelé le corollaire du +petit théorème de Fermat. \emph{Si $p$ est un nombre premier et $a$ un entier non divisible par $p$, alors $a^{p-1}-1$ est un multiple de $p$.} @@ -329,18 +342,415 @@ $g(f(a))=a$ . Que peut-on dire de $f(g(a))=a$? \end{enumerate} \end{enumerate} \end{Exo} -\section{Arithmétique modulaire} -% cf TD maths discrète; -% Corollaire 7.6 du chap RSA -% unicité de la clef de décodage + +\section{Congruence modulo} + +\begin{Def}[Congruence modulo] +Soit $a$ et $b$ deux entiers relatifs. +On dit que $a$ est congru $b$ modulo $n$ si $n$ divise $a-b$, c'est-à-dire +s'il existe $x \in \Z$ tel que $(a-b) = nx$. +On note $a \equiv b [n]$. +La relation \og $\equiv [n]$ \fg{} +est une relation d'équivalence appelée congruence modulo $n$. +\end{Def} + +\begin{Prop} +Soit $a$, $b$, $c$, $d$, $x$ et $y$ dans $\Z$. +Si $a \equiv c[n]$ et $b \equiv d[n]$, alors +\begin{enumerate} +\item $a +b \equiv c + d [n]$; +\item $ab \equiv cd [n]$; +\item $ax +by \equiv cx +dy [n]$. +\end{enumerate} +\end{Prop} + +\begin{Exo} +Démontrer la proposition précédente. +\end{Exo} + +\begin{Prop} +Soit deux entiers naturels $a$ et $n$ tels que $1< a< n$. +Si $a$ et $n$ sont premier entre eux, +alors il existe un unique $x \in \{1, \dots, n-1\}$ tel +que $ax \equiv 1[n]$. +\end{Prop} + +\begin{Proof} +\begin{itemize} +\item[\textbf{Existence.}] +Comme $a$ et $n$ sont premiers entre eux, d'après le théorème de Bézout, +il existe $x$ et $y$ entiers tels que $ax+ny = 1$, soit encore $ax \equiv 1[n]$. +\item [\textbf{Unicité.}] +Supposons qu'il existe une seconde solution $x'\in \{1, \dots, n-1\}$ telle que +$ax' \equiv 1[n]$. Donc $a(x-x') \equiv 0[n]$. Or $n$ est premier avec $a$. +D'après le théorème de Gau{\ss}, $n$ divise donc $x-x'$. +Or $x-x'\in \{-n+2,-n+3,\dots,-1,0,1, \dots, n-2\}$. Le seul nombre divisible par $n$ est 0 et donc $x=x'$. +\end{itemize} +\end{Proof} + +\begin{Exp} +Trouvons les nombres $x$ tels que $7x+11$ soit multiple de 36. Dit autrement, +résoudre l'équation $7x \equiv -11 [36]$. + +On cherche un \og inverse \fg{} de 7 c.-à-d. un nombre $t$, $1 < t < 35$ +tel que $7t \equiv 1 [36]$. +Soit à résoudre $7t \equiv 1 [36]$ qui revient à trouver $t$ et $u$ tels +que $7t -36u = 1$, soit encore les coefficient de Bézout relatifs à +(7 et 36). On trouve successivement +\begin{eqnarray*} +36 & = & 7 \times 5 +1 \\ +7 & = & 7 \times 1 + 0 \\ +& \textrm{et donc}&\\ +1 & = & 36 - 7 \times 5 +\end{eqnarray*} +et donc $t = -5$ (et $u=-1$). +On en déduit $7x \equiv -11 [36]$ est équivalent à +$(-5).7x \equiv (-5).-11 [36]$ soit encore +$x \equiv 55 [36] \equiv 19 [36]$. +\end{Exp} + +\begin{Exo} +Trouver les entiers relatif $x$ tels que +$261x +2$ soit multiple de 305. +\end{Exo} + + + +\begin{Exo} +\begin{enumerate} +\item Démonter que $3^5 \equiv 1 [11]$ +\item En déduire que pour tous entiers naturels $k$ et $r$ on a + $3^{5k +r} \equiv 3^r [11]$. +\item $n$ étant un entier naturel, quels sont les restes possibles + dans la division de $3^n$ par 11? +\item Trouvez pour quelles valeurs de $n$, $3^n + 7$ est divisible par 11. +\end{enumerate} +\end{Exo} + + + + +\begin{Exo} +On se place dans le contexte de cryptographie par RSA. +Démontrer que si la clé d'encryptage est $e < \varphi(n)$, alors +il existe une unique clé de décodage entre 1 et $\varphi(n)$. +\end{Exo} + +\begin{Prop}[Théorème d'Euler]\label{th:Euler} +Soit $n \in \N^*$ et $m$, $mq$. On définit $t = \frac{p+q}{2}$ et $s = \frac{p-q}{2}$. +Montrer que +\begin{enumerate} +\item le produit $n = pq = t^2 - s^2$; +\item l'entier $t$ est légèrement supérieur à la racine carrée de $n$ et que $s $ est petit; +\item l'on peut utiliser ces informations pour factoriser $n$ c.-à-d. retrouver $p$ et $q$; +\item Factoriser 9623827 et 343570291. % res=2953*3259 res = 17729*19379 +\end{enumerate} +\end{Exo} + +% \section{Conclusion} +% cf SMATH paragraphe applications p 223. \ No newline at end of file