浅谈数字签名
浅谈数字签名
赵 乐 熊 勇 云南广播电视台电视播出中心 云南昆明 650031
【文章摘要】
数字签名是一种类似写在纸上的普通物理签名，也叫做电子签章，公钥数字签名，它是用于鉴别数字信息的方法，使用了公钥加密领域的技术实现。一套数字签名一般定义为用于签名与用于验证的两种互补运算。
【关键词】
公钥体制；CA 认证；数字签名; 应用研究
0 引言
如今，网络的快速发展正在逐渐改变着我们的生活，尤其是电子商务的兴起于发展，大大影响了人们的生产生活方式，
网络开始更大范围的走进人们的生产生活当中。但是，如何实现电子商务的顺利发展，并通过电子商务有效实现其经济与社会效益，保证电子信息安全是目前亟待解决的重要问题。于是，数字签名应运而生，它是一种重要的数据安全保护技术，
对于实现网络数据的保密性、完整性、不可抵赖性具有重要作用。在网络的发展与快速推广过程中，数字签名将对人们的生命财产安全发挥着更大的作用。因此，本研究主要从数字签名理论入手，对单向散列函数、公开密钥体制、CA 机构和证书几个概念进行详细分析，并主要探讨了带加密的数字签名、普通数字签名、双方均不可抵赖的数字签名实现算法。
1 基本介绍
数字签名就是一段数字串，它是非对称密钥加密技术与数字摘要技术的应用， 其特点是只有信息的发送者才可以产生，
除此之外，任何人不能对其进行伪造的别人无法伪造的，这段数字串能够对发送者信息进行确认。
我们并不难展开对数字签名文件完整性验证，因为它不必进行骑缝章，骑缝签名，以及笔迹专家，数字签名具有不可
图1 服务器虚拟化
图2 应用虚拟化124
信息工程
Information
Technology
电子制作
抵赖性。
美国联邦政府制定了数字签名标准(DSS)，实际上, 数字签名的应用与相关法律问题密不可分。数字签名就是对数据单元所作的密码变换，它是附加在数据单元上的数据。这种数据或变换允许数据单元的接收者用以保护数据，防止被伪造，确认数据单元的来源与完整性。一个签名消息能在一个通信网络中传输，它是实现电子形式消息签名的一种方法, 以基于公钥密码体制的数字签名为主，但是无论是公钥密码体制，还是私钥密码体制，都能够获得数字签名，包括普通数字签名和特殊数字签名。其中，群签名、盲签名、具有消息恢复功能的签名、不可否认签名、代理签名、门限签名、公平盲签名等属于特殊数字签名, 它与具体应用环境之间有着密切联系。Guillou- Quisquarter、Schnorr、ElGamal、Ong-Schnorr-Shamir、Fiat- Shamir、RSA 数字签名算法，有限自动机数字签名算法，Des/DSA, 椭圆曲线数字签名算法等是普通数字签名算法。
2 主要功能
数字签名的主要功能包括的发送者身份进行认证，保证信息完整性、避免交易中的抵赖。以其完整性功能为例：
数字签名实现了加密功能，数字签名验证实现了解密功能。用发送者的私钥加密将摘要信息进行加密，并将其与原文共同传送给接收者，这就是数字签名技术。接收者在受到信息之后，需要借助于发送者公钥，才可以对其进行解密，收到的原文需要利用HASH 函数产生一个能够与解密的摘要信比较分析的摘要信息。如果二者不一致，那么就是信息已被修改，如果二者一致，则证明信息并未在传输时出现修改情况，收到信息是完整的。这就是数字签名保证信息完整性的功能。
3 签名过程
发送报文时，发送方从报文文本中生成报文摘要需要利用哈希函数, 而对该摘要进行加密时需要用到私人密钥，最终形成报文的数字签名，并将其与报文一起传输到接收方。接收方在计算报文摘要时同样需要利用哈希函数，而对报文附加的数字签名进行解密时，需要用到发送方的公用密钥，若这两个摘要一致，说明接收方所接受到的是发送方的报文。
数字签名的功能主要有两种：一是能根据发送方签名确定消息是发送方发送的，因为任何人不能代替发送方实现数字签名。二是消息的完整性可以通过数字签名进行确定。能够代表文件特征是数字签名的特点，不同的文件数字摘要也是不一样的，文件一旦改变，数字摘要的值也会相应的变化。
数字签名：
发送方用自己的密钥对报文X 进行Encrypt( 编码) 运算，生成不可读取的密文Dsk，然后将Dsk 传送给接收方，接收方为了核实签名，用发送方的公用密钥进行Decrypt( 解码) 运算，还原报文。
4 原理特点
每个人都有两个“钥匙”，其中一个是公开的，而另一个只有本人了解。验证签名的过程利用的是前者，而签名过程中使用的是后者。由于每个人都能够在落款声称他就是你，所以公钥需要向接受者信任的人来注册，那就是合格的身份认证机构，对文件签名后，你把此数字证书连同文件及签名一起发给接受者，由身份认证机构为你颁发注册后的数字证书，接受者向身份认证机构求证是否真地是用你的密钥签发的文件。
在通讯中使用数字签名的原因包括以下几点：
鉴权
所有人都可以利用公钥加密系统使用公钥对发送信息加密，信息接收者可以通过数字签名确认发送者身份。但是，接收者并不是100% 的确信发送者的真实身份，而其确信条件是建立在密码系统未被破译的基础上的。
财务数据突出表现了鉴权的重要性。举例来说，比如某银行以(a,b)
格式指令， 从分行向其总行发布相关信息，其中，格式中的a 表示的是账户账号，而b 表示的是账户现有金额。如果此时有某远程客户存入账户50 元现金，并对传输结果进行观察，然后陆续发送上述格式的指令，这种方法就叫做重放攻击。
完整性
传输数据的双方都希望确认消息在传输时没有被修改，加密让第三方不容易实现数据的读取，但是，并不是说第三方就不能在传输中修改数据，最典型的案例就是同形攻击。比如，还是某银行从它的分行向它的中央管理系统发送格式为(a,b) 的指令，一个远程客户首先先存50 元，再拦截传输结果，再传输(a,b3)，那么他就拥有了很多的财富。
不可抵赖
密文条件下，抵赖这个词指的是不承认与消息有关的举动。因为接收方可以出示签名给别人看来证明信息的来源，消息的接收方可以通过数字签名来防止所有后续的抵赖行为。
5 结束语
目前两种基本的数字签名方法就是EIGamal 数字签名和RSA 签名，这是两种应用最为普遍的数字签名方法。数字签名是以公共密钥体制为条件，RSA
数字签名过程中运用了消息验证模式，是可逆的公开密钥加密系统。EIGamal 数字签名对同一明文消息，因为随机参数的差异，签名也会存在差异，它是一种非确定性的双钥体制。
盲签名、多重签名、代理签名、定向签名等特殊的数字签名的应用，是根据电子商务具体应用的需要而形成的。盲签名是应用于需要某人对一个文件签名，而又他并不知晓文件内容。多个用户对同一消息进行签名，这就是多重数字签名问题。代理签名就是原始签名者将自己的签名权委托给可靠的代理人，让代理人代表本人去行使某些权力。定向签名方案仅允许特定的收方对签名进行验证。此外，还有双联签名、团体签名、不可争辩签名等等，它们都是针对某些特殊应用的数字签名方案。
数字签名标准（DSS）提供了一种核查电子传输数据及发送者身份的一种方式。DSS 签名为计算和核实数字签名指定了一个数字签名算法，即DSA，它是一种单向不可逆的公开密钥系统，其安全性取决于离散对数的计算难度。DSA 的验证过程中对资源的处理要比RSA 更彻底。
数字证书主要有个人数字证书、服务器证书和开发者证书三种类型。数字证书管理机构包括认证机构CA 和注册机构RA。它们负责数字证书的申请、发放、分发以及撤销等相关事宜。公钥基础设施PKI 主要是通过了公钥加密技术，用户可利用PKI 平台提供的服务进行安全通信，电子商务的开展因此有了安全基础平台。为了使一些认证机构能够验证其他认证机构的身份。需要借助于CA 间的结构关系，目前有树型层次结构、森林型层次结构和通用结构等三种结构。
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[6] 王晓峰; 张璟;
王尚平. 多重数字签名方案及其安全性证明[J]. 计算机学报.2008-01
【作者简介】
赵乐（1980-），男，云南省昆明市人，
汉族，助理工程师，主要研究方向： 电视节目收录，存储，安全播出及相关设备维护。
