數(shù)字簽名技術(shù)的主要功能

數(shù)字簽名技術(shù)可以解決數(shù)據(jù)的否認(rèn)、偽造、篡改及冒充等問(wèn)題，滿足上述要求的數(shù)字簽名技術(shù)有如下主要功能：

（1）發(fā)送者事后不能否認(rèn)自己發(fā)送的簽名；

（2）接收者能夠核實(shí)發(fā)送者發(fā)送的簽名；

（3）接收者不能偽造發(fā)送者的簽名；

（4）接收者不能對(duì)發(fā)送者的原文進(jìn)行篡改；

（5）數(shù)據(jù)交換中的某一用戶不能冒充另一用戶作為發(fā)送者或接收者。

簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，數(shù)字簽名是指用密碼算法，對(duì)待發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，生成一段數(shù)據(jù)摘要信息附在原文上一起發(fā)送，接受方對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，判斷原文真?zhèn)危浜灻枷胧呛灻荒苣弦粋€(gè)人（個(gè)體）創(chuàng)建，但可以被任何人校驗(yàn)。

數(shù)字簽名是防止他人對(duì)傳輸?shù)奈募M(jìn)行破壞．以及確定發(fā)信人的身份的手段該技術(shù)在數(shù)據(jù)單元上附加數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)單元進(jìn)行秘密變換．這種數(shù)據(jù)和變換允許數(shù)據(jù)單元的接收者用以確認(rèn)數(shù)據(jù)單元來(lái)源和數(shù)據(jù)單元的完整性，從而達(dá)到保護(hù)數(shù)據(jù)，防止被人進(jìn)行偽造的目的。

數(shù)字簽名技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

對(duì)一個(gè)電子文件進(jìn)行數(shù)字簽名并在網(wǎng)上傳輸，其技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程大致如下：首先要在網(wǎng)上進(jìn)行身份認(rèn)證，然后再進(jìn)行簽名，最后是對(duì)簽名的驗(yàn)證。

1.認(rèn)證

PKI提供的服務(wù)首先是認(rèn)證，即身份識(shí)別與鑒別，確認(rèn)實(shí)體即為自己所聲明的實(shí)體。認(rèn)證的前提是甲乙雙方都具有第三方CA所簽發(fā)的證書(shū)，認(rèn)證分單向認(rèn)證和雙向認(rèn)證。

（1）單向認(rèn)證是甲乙雙方在網(wǎng)上通信時(shí)，甲只需要認(rèn)證乙的身份即可。這時(shí)甲需要獲取乙的證書(shū)，獲取的方式有兩種，一種是在通信時(shí)乙直接將證書(shū)傳送給甲，另一種是甲向CA的目錄服務(wù)器查詢索取。甲獲得乙的證書(shū)后，首先用CA的根證書(shū)公鑰驗(yàn)證該證書(shū)的簽名，驗(yàn)證通過(guò)說(shuō)明該證書(shū)是第三方CA簽發(fā)的有效證書(shū)。然后檢查證書(shū)的有效期及檢查該證書(shū)是否已被作廢（LRC檢查）而進(jìn)入黑名單。

（2）雙向認(rèn)證。雙向認(rèn)證是甲乙雙方在網(wǎng)上通信時(shí)，甲不但要認(rèn)證乙的身份，乙也要認(rèn)證甲的身份。其認(rèn)證過(guò)程與單向認(rèn)證過(guò)程相同。

甲乙雙方在網(wǎng)上查詢對(duì)方證書(shū)的有效性及黑名單時(shí)，采用的是LDAP協(xié)議（LightDirectoryAccessProtocol），它是一種輕型目錄訪問(wèn)協(xié)議。

2.數(shù)字簽名與驗(yàn)證過(guò)程

網(wǎng)上通信的雙方，在互相認(rèn)證身份之后，即可發(fā)送簽名的數(shù)據(jù)電文。數(shù)字簽名的全過(guò)程分兩大部分，即簽名與驗(yàn)證。

數(shù)字簽名過(guò)程分兩部分：左側(cè)為簽名，右側(cè)為驗(yàn)證過(guò)程。即發(fā)方將原文用哈希算法求得數(shù)字摘要，用簽名私鑰對(duì)數(shù)字摘要加密得數(shù)字簽名，發(fā)方將原文與數(shù)字簽名一起發(fā)送給接受方；收方驗(yàn)證簽名，即用發(fā)方公鑰解密數(shù)字簽名，得出數(shù)字摘要；收方將原文采用同樣哈希算法又得一新的數(shù)字摘要，將兩個(gè)數(shù)字摘要進(jìn)行比較，如果二者匹配，說(shuō)明經(jīng)數(shù)字簽名的電子文件傳輸成功。

3.數(shù)字簽名的操作過(guò)程

數(shù)字簽名的操作過(guò)程需要有發(fā)方的簽名證書(shū)的私鑰及其驗(yàn)證公鑰。

數(shù)字簽名操作具體過(guò)程如下：首先是生成被簽名的電子文件（《電子簽名法》中稱數(shù)據(jù)電文），然后對(duì)電子文件用哈希算法做數(shù)字摘要，再對(duì)數(shù)字摘要用簽名私鑰做非對(duì)稱加密，即做數(shù)字簽名；之后是將以上的簽名和電子文件原文以及簽名證書(shū)的公鑰加在一起進(jìn)行封裝，形成簽名結(jié)果發(fā)送給收方，待收方驗(yàn)證。

4.數(shù)字簽名的驗(yàn)證過(guò)程

接收方收到發(fā)方的簽名結(jié)果后進(jìn)行簽名驗(yàn)證，其具體操作過(guò)程如下：

接收方收到數(shù)字簽名的結(jié)果，其中包括數(shù)字簽名、電子原文和發(fā)方公鑰，即待驗(yàn)證的數(shù)據(jù)。接收方進(jìn)行簽名驗(yàn)證。驗(yàn)證過(guò)程是：接收方首先用發(fā)方公鑰解密數(shù)字簽名，導(dǎo)出數(shù)字摘要，并對(duì)電子文件原文做同樣哈希算法得出一個(gè)新的數(shù)字摘要，將兩個(gè)摘要的哈希值進(jìn)行結(jié)果比較，相同簽名得到驗(yàn)證，否則無(wú)效。這就做到了《電子簽名法》中所要求的對(duì)簽名不能改動(dòng)，對(duì)簽署的內(nèi)容和形式也不能改動(dòng)的要求。

5.數(shù)字簽名的作用

如果接收方對(duì)發(fā)方數(shù)字簽名驗(yàn)證成功，就可以說(shuō)明以下三個(gè)實(shí)質(zhì)性的問(wèn)題：

（1）該電子文件確實(shí)是由簽名者的發(fā)方所發(fā)出的，電子文件來(lái)源于該發(fā)送者。因?yàn)椋炇饡r(shí)電子簽名數(shù)據(jù)由電子簽名人所控制。

（2）被簽名的電子文件確實(shí)是經(jīng)發(fā)方簽名后發(fā)送的，說(shuō)明發(fā)方用了自己的私鑰做的簽名，并得到驗(yàn)證，達(dá)到不可否認(rèn)的目的。

（3）接收方收到的電子文件在傳輸中沒(méi)有被篡改，保持了數(shù)據(jù)的完整性，因?yàn)椋炇鸷髮?duì)電子簽名的任何改動(dòng)都能夠被發(fā)現(xiàn)。

以上三點(diǎn)就是對(duì)《電子簽名法》中所規(guī)定的“安全的電子簽名具有與手寫(xiě)簽名或者蓋章同等的效力”的具體體現(xiàn)。

6.原文保密的數(shù)字簽名的實(shí)現(xiàn)方法

在上述數(shù)字簽名原理中定義的是對(duì)原文做數(shù)字摘要和簽名并傳輸原文，在很多場(chǎng)合傳輸?shù)脑氖且蟊Ｃ艿模髮?duì)原文進(jìn)行加密的數(shù)字簽名方法如何實(shí)現(xiàn)？這里就要涉及到“數(shù)字信封”的概念。請(qǐng)參照?qǐng)D8的簽名過(guò)程。

下面流程是一個(gè)典型的“電子信封”處理過(guò)程。基本原理是將原文用對(duì)稱密鑰加密傳輸，而將對(duì)稱密鑰用收方公鑰加密發(fā)送給對(duì)方。收方收到電子信封，用自己的私鑰解密信封，取出對(duì)稱密鑰解密得原文。其詳細(xì)過(guò)程如下：

（1）發(fā)方A將原文信息進(jìn)行哈希運(yùn)算，得一哈希值即數(shù)字摘要MD；

（2）發(fā)方A用自己的私鑰PVA，采用非對(duì)稱RSA算法，對(duì)數(shù)字摘要MD進(jìn)行加密，即得數(shù)字簽名DS；

（3）發(fā)方A用對(duì)稱算法DES的對(duì)稱密鑰SK對(duì)原文信息、數(shù)字簽名SD及發(fā)方A證書(shū)的公鑰PBA采用對(duì)稱算法加密，得加密信息E；

（4）發(fā)方用收方B的公鑰PBB，采用RSA算法對(duì)對(duì)稱密鑰SK加密，形成數(shù)字信封DE，就好像將對(duì)稱密鑰SK裝到了一個(gè)用收方公鑰加密的信封里；

（5）發(fā)方A將加密信息E和數(shù)字信封DE一起發(fā)送給收方B；

（6）收方B接受到數(shù)字信封DE后，首先用自己的私鑰PVB解密數(shù)字信封，取出對(duì)稱密鑰SK；

（7）收方B用對(duì)稱密鑰SK通過(guò)DES算法解密加密信息E，還原出原文信息、數(shù)字簽名SD及發(fā)方A證書(shū)的公鑰PBA；

（8）收方B驗(yàn)證數(shù)字簽名，先用發(fā)方A的公鑰解密數(shù)字簽名得數(shù)字摘要MD；

（9）收方B同時(shí)將原文信息用同樣的哈希運(yùn)算，求得一個(gè)新的數(shù)字摘要MD’；

（10）將兩個(gè)數(shù)字摘要MD和MD’進(jìn)行比較，驗(yàn)證原文是否被修改。如果二者相等，說(shuō)明數(shù)據(jù)沒(méi)有被篡改，是保密傳輸?shù)模灻钦鎸?shí)的；否則拒絕該簽名。

這樣就做到了敏感信息在數(shù)字簽名的傳輸中不被篡改，未經(jīng)認(rèn)證和授權(quán)的人，看不見(jiàn)原數(shù)據(jù)，起到了在數(shù)字簽名傳輸中對(duì)敏感數(shù)據(jù)的保密作用。

精彩閱讀推薦：

數(shù)字簽名技術(shù)具有什么特性_數(shù)字簽名技術(shù)的三個(gè)安全性

數(shù)字簽名技術(shù)的應(yīng)用