浅谈数字签名技术的原理及应用
发布时间：2024-01-15 21:51:44 来源：文档文库
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福建电脑 ２０１０年第５期
浅谈数字签名技术的原理及应用
曲蕴慧 ． 白新国２
（１、西安医学院公共课部计算机教研室陕西西安７１００２１ ２、西安西安工程大学计算机学院陕西西安７１００４８）
【摘要】：文章从数字签名技术的概念与特点出发，分析了常见的几种数字签名技术的工作原理、特点及其实现算法。
最后对数字签名技术的发展方向及应用前景进行了探讨。
【关键词】：数字签名，信息安全，算法
数字签名的概念与特点 ２．３基本算法
１．１概念 数字签名的算法很多，应用最为广泛的三种是：Ｈａｓｈ签名、
所谓－．数字签名”就是附加在数据单元上的一些数据．或是 ＤＳＳ签名和ＲＳＡ签名 对数据单元所作的密码变换。这种数据或变换允许数据单元的 １、Ｈａｓｈ签名
一
．
接收者用以确认数据单元的来源和数据单元的完整性并保护数 据，防止被人ｆ例如接收者）进行伪造。基于公钥密码体制和私钥 密码体制都可以获得数字签名．目前主要是基于公钥密码体制 的数字签名。包括普通数字签名和特殊数字签名。”数字签名”是 目前电子商务、电子政务中应用最普遍、技术最成熟的、可操作 性最强的一种电子签名方法。它采用了规范化的程序和科学化 的方法，用于鉴定签名人的身份以及对一项电子数据内容的认 可。它还能验证出文件的原文在传输过程中有无变动．确保传输 电子文件的完整性、真实性和不可抵赖性
Ｈａｓｈ签名不属于强计算密集型算法，应用较广泛。它可以 降低服务器资源的消耗，减轻中央服务器的负荷。Ｈａｓｈ的主要局 限是接收方必须持有用户密钥的副本以检验签名．因为双方都 知道生成签名的密钥，较容易攻破。存在伪造签名的可能。
２、ＤＳＳ和ＲＳＡ签名
ＤＳＳ和ＲＳＡ采用了公钥算法。不存在Ｈａｓｈ的局限性。ＲＳＡ 是最流行的一种加密标准．许多产品的内核中都有ＲＳＡ的软件
和类库。早在Ｗｅｂ飞速发展之前．ＲＳＡ数据安全公司就负责数 字签名软件与Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ操作系统的集成，在Ａｐｐｌｅ的协作软件
１．２特点 ＰｏｗｅｒＴａｌｋ上还增加了签名拖放功能．用户只要把需要加密的数
数字签名是解决网络通信中特有安全问题的一种有效方 据拖到相应的图标上，就完成了电子形式的数字签名。与ＤＳＳ 法，它能够实现电子文档的辨认和验证，在保证数锯的完整性、 私有性不可抵赖性方面起着极其重要的作用 为了实现网络环 境下的身份鉴别、数据完整性认证和抗否认的功能．数字签名应 满足以下要求：
（１）签名者发出签名的消息后就不能再否认自己所签发的 消息：
不同，ＲＳＡ既可以用来加密数据，也可以用于身份认证。和Ｈａｓｈ
签名相比．在公钥系统中．由于生成签名的密钥只存储于用户的 计算机中，安全系数大一些。 三．数字签名的实现 ３．１用非对称加密算法和单向散列函数进行数字签名
（１）原理：此方法使用两个密钥（公开密钥和私有密钥）分别
（２）接收者能够确认或证实签名者的签名，但不能否认： 对数据进行加密和解密。如果用公开密钥对数据进行加密，只有 （３）任何人都不能伪造签名； 用对应的私有密钥才能进行解密：如果用私有密钥对数据进行 （４）第三方可以确认收发双方之间的消息传送，但不能伪造 加密，则只有用对应的公开密钥才能解密。 这一过程。这样当通信的双方关于签名的真伪发生争执时．可由 ｆ２）签名和验证过程：①发送方首先用公开的单向散列函数 第三方来解决双方的争执 对报文进行～次变换．得到数字签名．然后利用私有密钥对数字 ＝．数字签名的原理及实现算法 签名进行加密后附在报文之后一同发出。②接收方用发送方的 ２．１工作原理 公开密钥对数字签名进行解密变换，得到一个数字签名的明文。
数字签名采用了双重加密的方法来实现防伪、防赖。其原理 发送方的公钥是由一个可信赖的技术管理机构即验证机构ｆ Ｃ 为： Ａ）发布的。③接收方将得到的明文通过单向函数进行计算，同
（１）被发送文件用ＳＨＡ编码加密产生１２８ｂｉｔ的数字摘要。 样得到一个数字签名。再将两个数字签名进行对比，如果相同， （２）发送方用自己的私用密钥对摘要再加密，这就形成了数 则证明签名有效．否则无效 字签名。 ｆ３）特点：这种方法使任何拥有发送方公开密钥的人都可以
（３）将原文和加密的摘要同时传给对方。 验证数字签名的正确性。由于发送方私有密钥的保密性，使得接 （４）对方用发送方的公共密钥对摘要解密。同时对收到的文 收方既可以根据验证结果来拒收该报文．也能使其无法伪造报 件用ＳＨＡ编码加密产生又一摘要 文签名及对报文进行修改。原因是数字签名是对整个报文进行
（５）将解密后的摘要和收到的文件在接收方重新加密产生 的．是一组代表报文特征的定长代码．同一个人对不同的报文将 的摘要相互对比。如两者一致。则说明传送过程中信息没有被破 产生不同的数字签名。这就解决了银行通过网络传送一张支票。 坏或篡改过。否则不然。 而接收方可能对支票数额进行改动的问题．也避免了发送方逃 ２．２算法的基本要求 避责任的可能性
对于一个典型的数字签名体系而言．它必须包含两个个重 ３．２用对称加密算法和仲裁者进行数字签名
ｆ１）原理：此方法所用的加密密钥和解密密钥通常是相同 要的组成部分，即签名算法（Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）和验证算法
（Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）。
为了满足上述两点要求．数字签名体系必须满足两条基本 假设：Ａ签名密钥是安全的。只有其拥有者才能使用：Ｂ使用签 名密钥是产生数字签名的唯一途径。
数字签名技术在具体工作时．首先发送方对信息施以数学 变换，所得的信息与原信息惟一对应：在接收方进行逆变换，得 到原始信息。只要数学变换方法优良，变换后的信息在传输中就 具有很强的安全性。很难被破译、篡改。这一个过程称为加密．对 应的反变换过程称为解密
的，即使不同也可以很容易地由其中的任意一个推导出另一个。 在此算法中，加、解密双方所用的密钥都要保守秘密。由于计算 速度快而广泛应用于对大量数据如文件的加密过程中．如ＲＤ４
和ＤＥＳ。
（２）签名和验证过程。仲裁者是可信的第三方Ｔ，他能同时 与发送方Ａ和接收方Ｂ通信．而且他和发送方Ａ共享一个密钥
Ｋ １，和接收方Ｂ也共享另一个不同的密钥Ｋ２。①Ａ用Ｋ ｌ加 密他准备发送给Ｂ的消息，并把它传送给Ｔ。②Ｔ对消息进行
