第6章 认证与数字签名

通过数字签名能够实现对原始报文鉴别与 验证，保证报文的完整性、 验证，保证报文的完整性、权威性和发送 者对所发报文的不可抵赖性。 者对所发报文的不可抵赖性。数字签名机 制提供了一种鉴别方法，普遍用于银行、 制提供了一种鉴别方法，普遍用于银行、 电子贸易等，以解决伪造、抵赖、冒充、 电子贸易等，以解决伪造、抵赖、冒充、 篡改等问题。 篡改等问题。 数字签名与数据加密完全独立。 数字签名与数据加密完全独立。数据可以 既签名又加密，只签名，只加密，当然， 既签名又加密，只签名，只加密，当然， 也可以既不签名也不加密。 也可以既不签名也不加密。
1．数字签名应具有的性质 ． 2．数字签名的设计要求 ． 3．数字签名分类 ．
6.2.2 数字签名算法
1．Hash签名 ． 签名 2．RSA签名 ． 签名 3．DSS签名 ． 签名
6.3 数 字 证 书
6.3.1 什么是数字证书 数字证书就是互联网通信中标志通信各方身份信息 的一系列数据，提供了一种在Internet上验证您 的一系列数据，提供了一种在 上验证您 身份的方式， 身份的方式，其作用类似于司机的驾驶执照或日常 生活中的身份证。它是由一个权威机构——CA机 生活中的身份证。它是由一个权威机构 机 又称为证书授权（ 构，又称为证书授权（Certificate Authority） ） 中心发行的， 是负责签发证书 认证证书、 是负责签发证书、 中心发行的，CA是负责签发证书、认证证书、管 理已颁发证书的机关。 理已颁发证书的机关。它要制定政策和具体步骤来 验证、识别用户身份，并对用户证书进行签名， 验证、识别用户身份，并对用户证书进行签名，以 确保证书持有者的身份和公钥的拥有权。 确保证书持有者的身份和公钥的拥有权。 CA也拥有一个证书（内含公钥）和私钥。网上的 也拥有一个证书（ 也拥有一个证书 内含公钥）和私钥。 公众用户通过验
6.3.2 为什么要用数字证书
因而Internet电子商务系统必须保证具有 电子商务系统必须保证具有 因而 十分可靠的安全保密技术。也就是说， 十分可靠的安全保密技术。也就是说，必 须保证网络安全的四大要素， 须保证网络安全的四大要素，即信息传输 的保密性、数据交换的完整性、 的保密性、数据交换的完整性、发送信息 的不可否认性、交易者身份的确定性。 的不可否认性、交易者身份的确定性。
6.1.2.1 散列函数的用途 1．验证数据的完整性 2．用户认证 6.1.2.2 散列函数的要求 6.1.2.3 报文摘要算法 1．安全散列算法 2．MDx散列算法
6.2 数 字 签 名
6.2.1 数字签名基本概念 数字签名就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 用这个字符串来代替书写签名或印章， 串。用这个字符串来代替书写签名或印章， 起到与书写签名或印章同样的法律效用。 起到与书写签名或印章同样的法律效用。 国际社会已开始制定相应的法律、法规， 国际社会已开始制定相应的法律、法规， 把数字签名作为执法的依据。 把数字签名作为执法的依据。
第6章 认证与数字签名 章
6.1 6.2 6.3 6.4
信息认证技术 数字签名 数字证书 公钥基础设施（PKI） 公钥基础设施（ ）
6.1 信息认证技术
6.1.1 信息认证技术简介 1．数字摘要（报文摘要） 2．数字信封 3．数字签名 3 4．数字时间戳 5．数字证书
6.1.2 报文摘要
信息的完整性和认证是指信息的接受者能 够检验收到的消息是否真实。 够检验收到的消息是否真实。检验的内容 包括：消息的来源、 包括：消息的来源、消息的内容是否被篡 消息是否被重放。 改、消息是否被重放。消息的完整性经常 通过散列技术来实现。 通过散列技术来实现。
密钥对收到的密文进行解密， （7）乙用 ）乙用DES密钥对收到的密文进行解密，得 密钥对收到的密文进行解密 到明文的数字信息，然后将DES密钥抛弃（即 到明文的数字信息，然后将 密钥抛弃（ 密钥抛弃 DES密钥作废）。 密钥作废）。 密钥作废 （8）乙用甲的公钥（PK）对甲的数字签名进行 ）乙用甲的公钥（ ） 解密，得到信息摘要。乙用相同的hash算法对 解密，得到信息摘要。乙用相同的 算法对 收到的明文再进行一次hash运算，得到一个新 运算， 收到的明文再进行一次 运算 的信息摘要。 的信息摘要。 （9）乙将收到的信息摘要和新产生的信息摘要 ） 进行比较，如果一致， 进行比较，如果一致，说明收到的信息没有被修 改过。 改过。
6.3.4 数字证书的工作流程
现有持证人甲向持证人乙传送数字信息， 现有持证人甲向持证人乙传送数字信息，为了保 证信息传送的真实性、完整性和不可否认性， 证信息传送的真实性、完整性和不可否认性，需 要对要传送的信息进行数字加密和数字签名， 要对要传送的信息进行数字加密和数字签名，其 传送过程如下。 传送过程如下。 （1）甲准备好要传送的数字信息（明文）。 ）甲准备好要传送的数字信息（明文）。 （2）甲对数字信息进行哈希（hash）运算，得 ）甲对数字信息进行哈希（ ）运算， 到一个信息摘要。 到一个信息摘要。 （3）甲用自己的私钥（SK）对信息摘要进行加 ）甲用自己的私钥（ ） 密得到甲的数字签名，并将其附在数字信息上。 密得到甲的数字签名，并将其附在数字信息上。
如果用户想得到一份属于自己的证书， 如果用户想得到一份属于自己的证书，他 应先向CA提出申请。在CA判明申请者的 提出申请。 应先向 提出申请 判明申请者的 身份后，便为他分配一个公钥，并且CA将 身份后，便为他分配一个公钥，并且 将 该公钥与申请者的身份信息绑在一起， 该公钥与申请者的身份信息绑在一起，为 之签字后便形成证书发给申请者。 之签字后便形成证书发给申请者。如果一 个用户想鉴别另一个证书的真伪， 个用户想鉴别另一个证书的真伪，他就用 CA的公钥对那个证书上的签字进行验证， 的公钥对那个证书上的签字进行验证， 的公钥对那个证书上的签字进行验证 一旦验证通过，该证书就被认为是有效的。 一旦验证通过，该证书就被认为是有效的。 人们可以在网上用它来识别对方的身份。 人们.3 证书与证书授权中心
CA机构作为电子商务交易中受信任的第三 机构作为电子商务交易中受信任的第三 方，承担公钥体系中公钥的合法性检验的 责任。 中心为每个使用公开密钥的用户 责任。CA中心为每个使用公开密钥的用户 发放一个数字证书， 发放一个数字证书，数字证书的作用是证 明证书中列出的用户合法拥有证书中列出 的公开密钥。 机构的数字签名使得攻击 的公开密钥。CA机构的数字签名使得攻击 者不能伪造和篡改证书。它负责产生、 者不能伪造和篡改证书。它负责产生、分 配并管理所有参与网上交易的个体所需的 数字证书， 数字证书，因此是安全电子交易的核心环 节。
6.3.5 数字证书的应用
1．网上交易 2．网上办公 3．网上招标 4．网上报税 4 5．安全电子邮件
6.4 公钥基础设施（PKI） 公钥基础设施（ ）
PKI技术采用证书管理公钥，通过第三方的 技术采用证书管理公钥， 技术采用证书管理公钥 可信任机构—认证中心 （Certificate 认证中心CA（ 可信任机构 认证中心 Authority），把用户的公钥和用户的其他 ），把用户的公钥和用户的其他 ）， 标识信息（如名称、 标识信息（如名称、E-mail、身份证号等） 、身份证号等） 捆绑在一起， 捆绑在一起，在Internet上验证用户的身 上验证用户的身 目前，通用的办法是采用建立在PKI基 份。目前，通用的办法是采用建立在 基 础之上的数字证书， 础之上的数字证书，通过把要传输的数字信 息进行加密和签名，保证信息传输的机密性、 息进行加密和签名，保证信息传输的机密性、 真实性、完整性和不可否认性， 真实性、完整性和不可否认性，从而保证信 息的安全传输。 息的安全传输。
认证中心为了实现其功能， 认证中心为了实现其功能，主要由以下三部分组 成。 （1）注册服务器：通过 Web Server 建立的 ）注册服务器： 站点，可为客户提供每日24小时的服务 小时的服务。 站点，可为客户提供每日 小时的服务。因此客 户可在自己方便的时候在网上提出证书申请和填 写相应的证书申请表，免去了排队等候等烦恼。 写相应的证书申请表，免去了排队等候等烦恼。 （2）证书申请受理和审核机构：负责证书的申 ）证书申请受理和审核机构： 请和审核。 请和审核。它的主要功能是接受客户证书申请并 进行审核。 进行审核。 （3）认证中心服务器：是数字证书生成、发放 ）认证中心服务器：是数字证书生成、 的运行实体，同时提供发放证书的管理、 的运行实体，同时提供发放证书的管理、证书废 止列表（ 止列表（CRL）的生成和处理等服务。 ）的生成和处理等服务。
其使用方式是： 其使用方式是：报文的发送方从报文文本 中生成一个128位或 位或160位的单向散列值 中生成一个 位或 位的单向散列值 或报文摘要）， ），并用自己的私有密钥对 （或报文摘要），并用自己的私有密钥对 这个散列值进行加密， 这个散列值进行加密，形成发送方的数字 签名，然后， 签名，然后，将这个数字签名作为报文的 附件和报文一起发送给报文的接收方。 附件和报文一起发送给报文的接收方。报 文的接收方首先从接收到的原始报文中计 算出散列值（或报文摘要）， ），接着再用发 算出散列值（或报文摘要），接着再用发 送方的公开密钥来对报文附加的数字签名 进行解密，如果这两个散列值相同， 进行解密，如果这两个散列值相同，那么 接收方就能确认该数字签名是发送方的。 接收方就能确认该数字签名是发送方的。
我们可以使用数字证书， 我们可以使用数字证书，通过运用对称和 非对称密码体制等密码技术建立起一套严 密的身份认证系统，从而保证： 密的身份认证系统，从而保证：信息除发 送方和接收方外不被其他人窃取； 送方和接收方外不被其他人窃取；信息在 传输过程中不被篡改； 传输过程中不被篡改；发送方能够通过数 字证书来确认接收方的身份； 字证书来确认接收方的身份；发送方对于 自己的信息不能抵赖。 自己的信息不能抵赖。 用户也可以采用自己的私钥对信息加以处 由于密钥仅为本人所有， 理，由于密钥仅为本人所有，这样就产生 了别人无法生成的文件， 了别人无法生成的文件，也就形成了数字 签名。 签名。