數(shù)字簽名技術(shù)及其應(yīng)用

2016-04-19 07:55:58歐賢張婧

科教導(dǎo)刊·電子版 2016年5期

歐賢　張婧

摘要隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，電子商業(yè)交易成為了商務(wù)活動的新模式，然而由于網(wǎng)絡(luò)自身固有的脆弱和中國的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)起步比較晚使網(wǎng)絡(luò)安全存在很多潛在的威脅。數(shù)字簽名是保證網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的安全和交易對方的身份確認(rèn)的關(guān)鍵技術(shù)。本文分析了數(shù)字簽名的原理以及關(guān)鍵算法，并給出了實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞數(shù)字簽名 hash函數(shù) https協(xié)議

中圖分類號：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

隨著信息技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電子商務(wù)、網(wǎng)上銀行等一些網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)迅速興起。信息時代雖然給予我們無限的商機(jī)和便利，但是隱藏了巨大的安全危險。如何保證網(wǎng)絡(luò)信息的真實性和完整性，就是目前網(wǎng)絡(luò)信息安全最關(guān)注的問題。數(shù)字簽名技術(shù)是實現(xiàn)身份認(rèn)證的重要手段。可見，數(shù)字簽名的前景越來越廣闊，具有一定的研究價值。

1數(shù)字簽名的基本原理

數(shù)字簽名（又稱公鑰數(shù)字簽名、電子簽章）是一種類似寫在紙上的普通的物理簽名，但是使用了公鑰加密領(lǐng)域的技術(shù)實現(xiàn)，用于鑒別數(shù)字信息的方法。一套數(shù)字簽名通常定義兩種互補(bǔ)的運算，一個用于簽名，另一個用于驗證。

其原理如圖1所示：

（1）對原始消息的正文進(jìn)行散列處理生成消息的摘要。

（2）使用消息發(fā)送人的私鑰對摘要進(jìn)行加密而得到數(shù)字簽名。

（3）將數(shù)字簽名添加到原始消息。

（4）將附有數(shù)字簽名的消息傳送給接收方。

（5）接收方對收到的原始消息正文進(jìn)行散列處理得到一個新的摘要。

（6）接收方使用發(fā)送方的公鑰對數(shù)字簽名解密恢復(fù)出消息摘要。

（7）這兩個摘要相互對比，如果相同，說明原文件是完整的，在傳輸過程中沒有被破壞。

2數(shù)字簽名與hash函數(shù)

哈希（Hash）函數(shù)在中文中有很多譯名，有些人根據(jù)Hash的英文原意譯為“散列函數(shù)”或“雜湊函數(shù)”，有些人干脆把它音譯為“哈希函數(shù)”。

Hash算法是把任意長度的輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過算法壓縮，輸出一個尺寸小了很多的固定長度的數(shù)據(jù)，即哈希值。哈希算法具有以下特質(zhì)：

（1）你無法反向執(zhí)行哈希算法來恢復(fù)出哪怕是一點兒最初的明文。

（2）得到的摘要不會告訴你任何關(guān)于最初明文的信息。

（3）創(chuàng)建/發(fā)現(xiàn)哈希值為某個特定值的明文，這在計算上是不可行的。

（4）這使得攻擊者無法在替換文件的同時確保哈希值仍然匹配。

3數(shù)字簽名的應(yīng)用

數(shù)字證書是用來唯一確認(rèn)安全電子商務(wù)交易雙方身份的工具，由于它由證書管理中心做了數(shù)字簽名，因此，任何第三方都無法修改證書的內(nèi)容。

比如https協(xié)議，是基于HTTP協(xié)議的一種對傳輸數(shù)據(jù)加密的協(xié)議。可以將其簡要分解為：HTTP+SSL。當(dāng)數(shù)據(jù)經(jīng)過TCP協(xié)議封裝之后，SSL會對數(shù)據(jù)包進(jìn)行進(jìn)一步的加密和封裝，然后讓加密之后的數(shù)據(jù)包經(jīng)過HTTP協(xié)議的進(jìn)一步封裝之后走在公共信道之上，加密之后的數(shù)據(jù)包能保證即使數(shù)據(jù)包被第三方截取之后也不能看到數(shù)據(jù)包里面的明文。其過程如下：

（1）客戶端發(fā)起HTTPS請求。用戶在瀏覽器里輸入一個https網(wǎng)址，然后連接到server的443端口。

（2）服務(wù)端的配置。采用HTTPS協(xié)議的服務(wù)器必須要有一套數(shù)字證書，可以自己制作，也可以向組織申請。

（3）傳送證書。這個證書其實就是公鑰，只是包含了很多信息，如證書的頒發(fā)機(jī)構(gòu)，過期時間等等。

（4）客戶端解析證書。這部分工作是由客戶端的TLS來完成的，首先會驗證公鑰是否有效，比如頒發(fā)機(jī)構(gòu)，過期時間等等。

（5）傳送加密信息。這部分傳送的是用證書加密后的隨機(jī)值，以后客戶端和服務(wù)端的通信就可以通過這個隨機(jī)值來進(jìn)行加密解密了。

（6）服務(wù)端解密信息。服務(wù)端用私鑰解密后，得到了客戶端傳過來的隨機(jī)值（私鑰），然后把內(nèi)容通過該值進(jìn)行對稱加密。

（7）傳輸加密后的信息。這部分信息是服務(wù)段用私鑰加密后的信息，可以在客戶端被還原。

（8）客戶端解密信息。客戶端用之前生成的私鑰解密服務(wù)段傳過來的信息，于是獲取了解密后的內(nèi)容。

4總結(jié)

數(shù)字簽名技術(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)交易的安全性，有助于經(jīng)濟(jì)的推廣和發(fā)展，但如何讓數(shù)據(jù)簽名更具可靠性，保密性和安全性，還需要我們進(jìn)一步去研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 張先紅.數(shù)字簽名原理及技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.