全球百事通!数字签名原理是什么 数字签名算法介绍

2023-04-03 16:01:44

来源:互联网

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  数字签名,什么是数字签名

  在数字签名技术出现之前,曾经出现过一种“数字化签名”技术,简单地说就是在手写板上签名,然后将图像传输到电子文档中,这种“数字化签名”可以被剪切,然后粘贴到任意文档上,这样非法复制变得非常容易,所以这种签名的方式是不安全的。数字签名技术与数字化签名技术是两种截然不同的安全技术,数字签名与用户的姓名和手写签名形式毫无关系,它实际使用了信息发送者的私有密钥变换所需传输的信息。对于不同的文档信息,发送者的数字签名并不相同。没有私有密钥,任何人都无法完成非法复制。从这个意义上来说,“数字签名”是通过一个单向函数对要传送的报文进行处理得到的,用以认证报文来源并核实报文是否发生变化的一个字母数字串。


(资料图)

  原理

  该技术在具体工作时,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。

  现在有两类不同的加密技术,一类是对称加密,双方具有共享的密钥,只有在双方都知道密钥的情况下才能使用,通常应用于孤立的环境之中,比如在使用自动取款机(ATM)时,用户需要输入用户识别号码(PIN),银行确认这个号码后,双方在获得密码的基础上进行交易,如果用户数目过多,超过了可以管理的范围时,这种机制并不可靠。

  另一类是非对称加密,也称为公开密钥加密,密钥是由公开密钥和私有密钥组成的密钥对,用私有密钥进行加密,利用公开密钥可以进行解密,但是由于公开密钥无法推算出私有密钥,所以公开的密钥并不会损害私有密钥的安全,公开密钥无须保密,可以公开传播,而私有密钥必须保密,丢失时需要报告鉴定中心及数据库。

  算法

  数字签名的算法很多, 应用最为广泛的三种是: Hash签名、DSS签名和RSA签名。

  1. Hash签名

  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PowerTalk上还增加了签名拖放功能,用户只要把需要加密的数据拖到相应的图标上,就完成了电子形式的数字签名。与DSS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。

  功能

  数字签名可以解决否认、伪造、篡改及冒充等问题。具体要求:发送者事后不能否认发送的报文签名、接收者能够核实发送者发送的报文签名、接收者不能伪造发送者的报文签名、接收者不能对发送者的报文进行部分篡改、网络中的某一用户不能冒充另一用户作为发送者或接收者。数字签名的应用范围十分广泛,在保障电子数据交换(EDI)的安全性上是一个突破性的进展,凡是需要对用户的身份进行判断的情况都可以使用数字签名,比如加密信件、商务信函、定货购买系统、远程金融交易、自动模式处理等等。

  实施

  实现数字签名有很多方法,目前采用较多的是非对称加密技术和对称加密技术。虽然这两种技术实施步骤不尽相同,但大体的工作程序是一样的。用户首先可以下载或者购买数字签名软件,然后安装在个人电脑上。在产生密钥对后,软件自动向外界传送公开密钥。由于公共密钥的存储需要,所以需要建立一个鉴定中心(CA)完成个人信息及其密钥的确定工作。鉴定中心是一个政府参与管理的第三方成员,以便保证信息的安全和集中管理。用户在获取公开密钥时,首先向鉴定中心请求数字确认,鉴定中心确认用户身份后,发出数字确认,同时鉴定中心向数据库发送确认信息。然后用户使用私有密钥对所传信息签名,保证信息的完整性、真实性,也使发送方无法否认信息的发送,之后发向接收方;接收方接收到信息后,使用公开密钥确认数字签名,进入数据库检查用户确认信息的状况和可信度;最后数据库向接收方返回用户确认状态信息。不过,在使用这种技术时,签名者必须注意保护好私有密钥,因为它是公开密钥体系安全的重要基础。如果密钥丢失,应该立即报告鉴定中心取消认证,将其列入确认取消列表之中。其次,鉴定中心必须能够迅速确认用户的身份及其密钥的关系。一旦接收到用户请求,鉴定中心要立即认证信息的安全性并返回信息。

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