【论文写作】RSA算法的实现总体设计参考

2 RSA文件加密软件的设计与实现
2.1 需求分析与总体设计
2.1.1功能分析
经过1.3.2节的论述，我们可以将对软件的要求总结如下：
① 可以按要求的位数生成非对称密钥。
② 可以用指定密钥以RSA算法加密任意一个文件，加密生成的数据为纯文本。
③ 可以装载加密过的文件，并用指定的密钥解密还原出原文件。
④ 提示信息完整、操作舒适、图形界面雅观
按上述描述，给出Use Case和Statechart如图2-1。

根据以上分析，一般来说，需要进行编码的程序有
①RSA密钥生成 ②RSA加密解密 ③任意文件的读取④各环节必要的数据编码转换 ⑤图形操作界面。
2.1.2 工程方案选择
综合考虑复用性、可维护性和执行效率，较妥当的方法是分层设计。核心的RSA算法由C++类库实现，针对用户所在的操作系统封装成本地化组件。其他各功能如文件操作、数据编码转换和图形界面等，由托管代码借助虚拟机平台标准库的功能快速开发实现(本文针对选用.Net上的C#论述，选用java由JNI或其他方式调用本地组件，设计模式上是完全类似的)。这种开发方式，核心功能集中在最底层，在不断的封装中针对具体环境对组件功能不断扩充，任意一个层面的封装都可以被直接应用到其他项目，比如在Web使用以前为某窗体程序写的组件、给嵌入式设备交叉编译算法库等。
选用这种设计方案，上层使用C#，底层算法使用C++，可以由一个Visual Studio解决方案管理，给调试带来极大的方便。整个工程分四层，实现RSA加密算法的C++核心类库、封装C++核心类库的DLL组件、引用DLL的.Net类、实现文件操作功能的.Net窗体应用程序。2.2节详细介绍各部分的设计与开发。
考虑到工作量，本软件加解密数据没有严格遵从RSA标准PKCS #1，而是在满足设计要求的前提下，以一种尽可能简单的方式实现加密和解密。
2.2各部分的设计与开发
2.2.1实现RSA加密算法的C++核心类库

1. 大数存储和四则运算
   根据RSA算法的要求，为了实现大数的各种复杂运算，需要首先实现大数存储和基本四则运算的功能。当今开源的大数运算C++类有很多，多用于数学分析、天文计算等，本文选用了一个流行的大数类型，并针对RSA算法和本项目的具体需要对其进行了扩充和改进。下面简单介绍大数存储和四则运算的实现原理。