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《数字签名技术应用》PPT课件
由于商情的千变万化，交易一旦达成是不能被否认的。否则必 然会损害一方的利益。再如订购黄金，订货时金价较低，但收到订单 后，金价上涨了，如果供货方能否认收到订单的实际时间，甚至否认 收到订单的事实，则订货方就会蒙受损失。因此电子交易通信过程的 各个环节都必须是不可否认的。 5)信息传递的不可重放性
如在日常生活中，A向B借了钱，同时写了一张借条给B；当A还 钱的时候，肯定要向B索回他写的借条撕毁，不然，恐怕他会再次挟 借条要求A再次还钱。在数字签名中，如果采用了对签名报文添加流 水号、时戳等技术，可以防止重放攻击。
21
7.2.3 数字签名算法
1)签名过程
对于给定的k，消息m的签名定义如下： sig(m，k)=(y，s)
其中 y = (gk mod p)mod q s = (k-1(MD5(m)+ay)mod q
杂凑函数MD5用于把可变长度的消息m转变为一个160比特的消 息摘要，然后再用数字签名方案对它进行签名。
3)安全性分析
由于DSA是基于有限域上离散对数问题，出于短期安全性考虑要 求域Zp的素数p的长度至少为1024比特，而考虑到长期安全性则要求 其长度至少为2048比特。
23
7.2.3 数字签名算法
签名算法
Rivest、shamir和Adleman于1978年提出了RSA数字签名和公钥算 法，这是第一个较完善的公开密钥算法，它既能用于加密也能用于数 字签名，而认证过程相当于保密过程的逆过程。
(1)H能够应用到大小不一的数据上； (2)H对任何输入报文数据生成固定长度的输出； (3)对于任意给定的x，H(x)的计算相对简单； (4)对于任意给定的h，要发现满足H(x)=h的x在计算上是不可行的； (5)要发现满足H(x)=H(y)的(x，y)对在计算上是不可行的。 由于消息摘要函数比对称加密算法的速度还快，因此有着广泛 的应用。消息摘要函数是数字签名和消息识别码(MAC)的基础。
如在日常生活中，A向B借了钱，同时写了一张借条给B；当A还 钱的时候，肯定要向B索回他写的借条撕毁，不然，恐怕他会再次挟 借条要求A再次还钱。在数字签名中，如果采用了对签名报文添加流 水号、时戳等技术，可以防止重放攻击。
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7.2.3 数字签名算法
1)签名过程
对于给定的k，消息m的签名定义如下： sig(m，k)=(y，s)
其中 y = (gk mod p)mod q s = (k-1(MD5(m)+ay)mod q
杂凑函数MD5用于把可变长度的消息m转变为一个160比特的消 息摘要，然后再用数字签名方案对它进行签名。
3)安全性分析
由于DSA是基于有限域上离散对数问题，出于短期安全性考虑要 求域Zp的素数p的长度至少为1024比特，而考虑到长期安全性则要求 其长度至少为2048比特。
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7.2.3 数字签名算法
签名算法
Rivest、shamir和Adleman于1978年提出了RSA数字签名和公钥算 法，这是第一个较完善的公开密钥算法，它既能用于加密也能用于数 字签名，而认证过程相当于保密过程的逆过程。
(1)H能够应用到大小不一的数据上； (2)H对任何输入报文数据生成固定长度的输出； (3)对于任意给定的x，H(x)的计算相对简单； (4)对于任意给定的h，要发现满足H(x)=h的x在计算上是不可行的； (5)要发现满足H(x)=H(y)的(x，y)对在计算上是不可行的。 由于消息摘要函数比对称加密算法的速度还快，因此有着广泛 的应用。消息摘要函数是数字签名和消息识别码(MAC)的基础。
密码学--数字签名讲义PPT课件(26张)
基于仲裁的数字签名方案三 ——公钥加密，A不能阅读消息
实来自X。
数字签名生成后，可对整个报文和签名 进行进一步加密以增强数据通信的保密性。
加密可以是基于公开密钥方式，也可以 是基于对称密钥方式。
报文及签名可以保存在存储介质中，以 备解决争端时使用。
在这种情况下，第三方必须掌握解密密 钥才能查看报文和签名。
对直接数字签名的讨论
直接数字签名方案在安全性上存在一个 共同的弱点：方案的安全性依赖于发送方X 私有密钥的安全性。 ▪ 发送方可以声称自己的私ห้องสมุดไป่ตู้密钥丢失或 被盗用，而否认其发送过某个报文。 ▪ 若对私有密钥引入额外的管理控制，将 限制给签名方案的适用范围。
以防伪造和否认。 ▪ 产生数字签名比较容易。 ▪ 识别和验证签名比较容易。
数字签名的设计目标（2）
▪ 伪造数字签名在计算上是不可行的。 • 无论是从给定的数字签名伪造消息， • 还是从给定的消息伪造数字签名， • 在计算上都是不可行的。
▪ 保存数字签名的拷贝是可行的。
目前，已经有多种数字签名的 解决方案和数字签名计算函数。按 照其技术特点，这些方案可分为两 类：
我们或许愿意在计算机上做这 种事情，但还存在一些问题。
▪ 计算机文件易于复制，即使某人的 签名难以伪造（例如，手写签名的 图形），但是从一个文件到另一个 文件剪裁和粘贴有效的签名都是很 容易的。这种签名没有什么意义。
▪ 文件在签名后也易于修改，并且不 会留下任何修改的痕迹。
但我们还是要解决 计算机签名的问题——数 字签名。
▪ X和Y对A是高度信任的
• X确信A不会泄漏密钥Kax，因此不会产生伪造的 签名；
• Y也确信A发来的报文M是经过验证的、确实来 自X;
《数字签名》PPT课件
– 改进的方式例如可以要求被签名的信息包含一个时间戳（日 期与时间），并要求将已暴露的密钥报告给一个授权中心
▪ X的某些私有密钥确实在时间T被窃取，敌方可以伪造X的签
名及早于或等于时间T的时间戳
精选PPT
12
仲裁数字签名
精选PPT
13
仲裁数字签名
▪ 引入仲裁者
– 所有从发送方X到接收方Y的签名消息首先送到仲裁者A – A将消息及其签名进行一系列测试，以检查其来源和内容 – A将消息加上日期并与已被仲裁者验证通过的指示一起发给Y
精选PPBT ob (B)
15
仲裁数字签名－单密钥加密方式1
数字签名
精选PPT
16
仲裁数字签名－单密钥加密方式1
精选PPT
17
仲裁数字签名－单密钥加密方式2
精选PPT
18
仲裁数字签名－双密钥加密方式
精选PPT
19
仲裁数字签名－双密钥加密方式
精选PPT
20
数字签名标准DSS
美国国家标准与技术局（NIST）在1991年 提出了一个联邦数字签名标准，NIST称之 为数字签名标准（DSS）。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/DSA
▪ 不可否认的数字签名算法 ▪ 群签名算法 ▪ 盲签名算法
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23
▪ 仲裁者在这一类签名模式中扮演敏感和关键的角色
– 所有的参与者必须极大地相信这一仲裁机制工作正常
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14
仲裁数字签名
Trent (T)
对称密码＋明文传送
Alice (A)
Bob (B)
Trent (T)
对称密码＋密文传送
▪ X的某些私有密钥确实在时间T被窃取，敌方可以伪造X的签
名及早于或等于时间T的时间戳
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12
仲裁数字签名
精选PPT
13
仲裁数字签名
▪ 引入仲裁者
– 所有从发送方X到接收方Y的签名消息首先送到仲裁者A – A将消息及其签名进行一系列测试，以检查其来源和内容 – A将消息加上日期并与已被仲裁者验证通过的指示一起发给Y
精选PPBT ob (B)
15
仲裁数字签名－单密钥加密方式1
数字签名
精选PPT
16
仲裁数字签名－单密钥加密方式1
精选PPT
17
仲裁数字签名－单密钥加密方式2
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18
仲裁数字签名－双密钥加密方式
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19
仲裁数字签名－双密钥加密方式
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20
数字签名标准DSS
美国国家标准与技术局（NIST）在1991年 提出了一个联邦数字签名标准，NIST称之 为数字签名标准（DSS）。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/DSA
▪ 不可否认的数字签名算法 ▪ 群签名算法 ▪ 盲签名算法
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23
▪ 仲裁者在这一类签名模式中扮演敏感和关键的角色
– 所有的参与者必须极大地相信这一仲裁机制工作正常
精选PPT
14
仲裁数字签名
Trent (T)
对称密码＋明文传送
Alice (A)
Bob (B)
Trent (T)
对称密码＋密文传送
《数字签名技术》PPT课件
3.2.1 RSA数字签名系统
RSA算法中数字签名技术实际上是通过一个哈 希函数来实现的。数字签名的特点是它代表了 文件的特征，文件如果发生改变，数字签名的 值也将发生变化。不同的文件将得到不同的数 字签名。
用RSA或其它公开密钥密码算法的最大方便是 没有密钥分配问题。因为公开密钥加密使用两 个不同的密钥，其中有一个是公开的，另一个 是保密的。公开密钥可以保存在系统目录内、 未加密的电子邮件信息中、 黄页（商业 ） 上或公告牌里，网上的任何用户都可获得公开 密钥。
一个Hash函数满足： ①H可以作用于一个任意长度的数据块； ②H产生一个固定长度的输出； ③H(x)对任意给定的x计算相对容易，无论是软件还是硬
件实现； ④对任意给定码h，找到x满足H(x)=h具有计算不可行性； ⑤对任意给定的数据块x，找到满足H(y)=H(x)的y x具
有计算不可行性； ⑥找到任意数据对(x,y)，满足H(x) = H(y)是计算不可行的。
3.1.4 数字签名的作用
能证明：
– 信息是由签名者发送的(认证性) – 信息自签发后到收到为止未曾做过任何修改(完整性) – 发送者不能否认其发送过信息及信息的内容(不可否认
性)
可防止 – 发送者或接收者伪造 – 第三方冒充 – 接收方篡改
3.2.1 RSA数字签名系统 3.2.2 Hash签名 3.2.3 美国数字签名标准（DSA） 3.2.4 椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）
（1） A取一文件并以一随机值乘之，称此随机值为盲因 子
（2） A将此盲文件发送给B； （3） B对盲文件签名； （4） A以盲因子除之，得到B对原文件的签名
Chaum将盲变换看做是信封，盲文件是对文件 加个信封，而去掉盲因子的过程是打开信封 的过程。文件在信封中时无人可读，而在盲 文件上签名相当于在复写纸信封上签名，从 而得到了对起文件（信封内容）的签名。
数字签名技术 ppt课件
6.3.2安全认证技术
1、数字摘要 2、数字签名 3、数字信封和数字时间戳 4、数字证书 5、认证中心CA
1
1、数字摘要
采用单向散列函数Hash的方法对文件 中若干重要元素进行某种变换运算得 到的固定长度的摘要码。
2
2、数字签名
也称为电子签名，是指利用电子信息加密技术 实现在网络传送信息报文时，附加一小段只有 信息发送者才能产生而别人无法伪造的特殊个 人数据标记，代表发送者个人身份，起到传统 书面文件上手写签名或印章的作用，表示确认、 负责、经手和真实作用等。
1. SSL协议提供的服务 2. SSL协议的工作流程 SSL会话通过客户与服务器之间的“握手”建立连接，
SSL协议握手流程由两个阶段组成：服务器认证和客 户端认证。 （1）服务器认证阶段。 （2）用户认证阶段。
16
数字时间戳：DTS –是由专门机构提供网络安全服务项 目，提供电子文件发表时间的安全保护。因特网上的 “数字时间戳”是一个经过加密后形成的凭证文档。包 括三部分：
1）需要时间戳的文件摘要
2）收到文件的日期和时间
3）DTS的数字签名
DTS保护的不是报文上书面签署的日期和时间，而是
DTS收到摘要时的日期和时间。
3）遵循的标准和格式分:X.509 公钥证书、PKI证 书、PGP证书等。
11
5. 认证中心CA
1、概念：具有权威性和公正性的机构，CA认 证机构，是一个实体，可以是个人、群体、部 门、公司或其他实体。是证书的签发机关，是 公钥基础设施PKI体系中的核心环节。
2、认证中心的结构
1）RS接收用户证书申请的证书受理者
6
双重数字签名应用：
在我们用信用卡购物时，我们作为持卡人 向商户提出订购信息的同时，也给银行付款信 息，以便授权银行付款，但我们不希望商户知 道自己的账号的有关信息，也不希望开户行知 道具体的消费内容，只需按金额贷记或借记账 即可。这其实就是双重数字签名，它把需要寄 出两个相关信息给接收者，接收者只能打开一 个，而另一个只需转送，不能打开看其内容。 这有效的保护了消费者的隐私和商家的商业机 密。
1、数字摘要 2、数字签名 3、数字信封和数字时间戳 4、数字证书 5、认证中心CA
1
1、数字摘要
采用单向散列函数Hash的方法对文件 中若干重要元素进行某种变换运算得 到的固定长度的摘要码。
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2、数字签名
也称为电子签名，是指利用电子信息加密技术 实现在网络传送信息报文时，附加一小段只有 信息发送者才能产生而别人无法伪造的特殊个 人数据标记，代表发送者个人身份，起到传统 书面文件上手写签名或印章的作用，表示确认、 负责、经手和真实作用等。
1. SSL协议提供的服务 2. SSL协议的工作流程 SSL会话通过客户与服务器之间的“握手”建立连接，
SSL协议握手流程由两个阶段组成：服务器认证和客 户端认证。 （1）服务器认证阶段。 （2）用户认证阶段。
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数字时间戳：DTS –是由专门机构提供网络安全服务项 目，提供电子文件发表时间的安全保护。因特网上的 “数字时间戳”是一个经过加密后形成的凭证文档。包 括三部分：
1）需要时间戳的文件摘要
2）收到文件的日期和时间
3）DTS的数字签名
DTS保护的不是报文上书面签署的日期和时间，而是
DTS收到摘要时的日期和时间。
3）遵循的标准和格式分:X.509 公钥证书、PKI证 书、PGP证书等。
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5. 认证中心CA
1、概念：具有权威性和公正性的机构，CA认 证机构，是一个实体，可以是个人、群体、部 门、公司或其他实体。是证书的签发机关，是 公钥基础设施PKI体系中的核心环节。
2、认证中心的结构
1）RS接收用户证书申请的证书受理者
6
双重数字签名应用：
在我们用信用卡购物时，我们作为持卡人 向商户提出订购信息的同时，也给银行付款信 息，以便授权银行付款，但我们不希望商户知 道自己的账号的有关信息，也不希望开户行知 道具体的消费内容，只需按金额贷记或借记账 即可。这其实就是双重数字签名，它把需要寄 出两个相关信息给接收者，接收者只能打开一 个，而另一个只需转送，不能打开看其内容。 这有效的保护了消费者的隐私和商家的商业机 密。
《数字签名技术》PPT课件
用到的知识：
1.模n的二次剩余集 2.模n的平方根 3.剩余类的集合 4.合数 5.勒让德符号 6.雅可比符号
RSA签名方案中p和q是不同的素数
，从而(n)=(p－1)(q－1)是偶数。 而e必须满足gcd(e, )=1，所以e是
奇数。
2021/4/26
30/47
➢Rabin公钥签名方案的密钥生成
1.计算m~ Rm
2.计算m~ mod n的一个平方根s
3.A对m的签名是s
为验证A的签名s且恢复消息m，B执行如下操作：
1.获得A的可信公钥n
2.计算m~ s2 mod n 3.验证m~ M R ;否则,拒绝接受签名
4.恢复m R1m~
2021/4/26
32/47
➢Rabin公钥签名方案举例
1995年我国也制定了自己的数字签名标准 (GB15851-1995)
2004年我国颁发《中华人民共和国电子签名法》
2021/4/26
7/47
➢数字签名的原理
2021/4/26
8/47
➢数字签名的功能
1.机密性 2.完整性 3.身份验证 4.防伪造 5.防抵赖 6.防重放攻击
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1)选择合适的冗余函数R对Rabin签名方案的安全性极为重 要。
2)对Rabin方案而言，设消息m是比特串，则R可以将它赋值 为二元表示是该消息的整数。然而，却不能保证那个整数是 模n的二次剩余，这可能导致无法计算平方根。所以人们试图 尝试用确定性方法。
2021/4/26
13/47
➢数字签名方案的分类
带附录的数字签名方案：要求初始消息作为验 证算法的输入
❖ DSA、ElGamal和Schnorr签名方案 ❖ 消息可以是任意长度
7、第七讲-数字签名PPT课件
• 将条件①改为：虽然当M’≠M时，存在S＝S’， 但对于给定的M或S，要找出相应的M’在计算上 是不可能的。
-
11
二、数字签名的模型
② 签名 S 只能由签名者产生，否则别人便 可伪造，于是签名者也就可以抵赖。
③ 收信者可以验证签名S的真伪。这使得当 签名S为假时收信者不致上当。
④ 签名者也应有办法鉴别收信者所出示的 签名是否是自己的签名。这就给签名者以 自卫的能力。
④签名可以用不同的形式来表示。
-
3
一、数字签名的基本概念
⑤在传统的以书面文件为基础的事物处理 中，采用书面签名的形式：
手签、印章、手印等
⑥书面签名得到司法部门的支持。
⑦在以计算机文件为基础的现代事物处理 中，应采用电子形式的签名，即数字签名 （Digital Signature）。
⑧数字签名已得到我国司法部门的支持。
发送方A
明文 单向函数
信息 摘要
签名后的 信息摘要
密文
签名后的 信息摘要
接收方B
密文
明文
信息 摘要
比
签名后的
单向函数
较
信息摘要
签名后的
信息
信息摘要
摘要
用A的私 钥签名
数字签名和验证过程
-
用A的公 钥验证
22
发送方选择一个会话密钥对原报文进行加 密，并把加密后的文件通过网络传输到接 收方；再用接收方的公开密钥对会话密钥 进行加密，并通过网络把加密后会话密钥 传输到接收方；
计算机安全保密
第七讲 数字签名
武汉大学 计算机学院
-
1
第七讲 数字签名
数字签名的基本概念 数字签名的模型 基于公钥密码的数字签名方案 PGP 盲签名
-
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二、数字签名的模型
② 签名 S 只能由签名者产生，否则别人便 可伪造，于是签名者也就可以抵赖。
③ 收信者可以验证签名S的真伪。这使得当 签名S为假时收信者不致上当。
④ 签名者也应有办法鉴别收信者所出示的 签名是否是自己的签名。这就给签名者以 自卫的能力。
④签名可以用不同的形式来表示。
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3
一、数字签名的基本概念
⑤在传统的以书面文件为基础的事物处理 中，采用书面签名的形式：
手签、印章、手印等
⑥书面签名得到司法部门的支持。
⑦在以计算机文件为基础的现代事物处理 中，应采用电子形式的签名，即数字签名 （Digital Signature）。
⑧数字签名已得到我国司法部门的支持。
发送方A
明文 单向函数
信息 摘要
签名后的 信息摘要
密文
签名后的 信息摘要
接收方B
密文
明文
信息 摘要
比
签名后的
单向函数
较
信息摘要
签名后的
信息
信息摘要
摘要
用A的私 钥签名
数字签名和验证过程
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用A的公 钥验证
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发送方选择一个会话密钥对原报文进行加 密，并把加密后的文件通过网络传输到接 收方；再用接收方的公开密钥对会话密钥 进行加密，并通过网络把加密后会话密钥 传输到接收方；
计算机安全保密
第七讲 数字签名
武汉大学 计算机学院
-
1
第七讲 数字签名
数字签名的基本概念 数字签名的模型 基于公钥密码的数字签名方案 PGP 盲签名
《数字签名》课件
数字签名的特点
1 不可伪造
数字签名是唯一的，验证过程可确认签名的 真实性。
2 可靠性高
数字签名基于公钥加密算法，具有较高的安 全性和可靠性。
3 易于验证
对数字签名的验证过程相对简单，接收者只 需使用发送者的公钥进行解密。
4 即时性
数字签名的生成和验证过程很快，几乎是实 时的。
数字签名的分类
1
基于HASH
数字签名可确保数据在传输 过程中不被篡改或损坏。
身份认证
数字签名可以验证数据的发 送者身份。
防止抵赖
数字签名提供证据，防止发 送者在后续阶段抵赖其参与 和承诺。
数字签名的基本原理
数字签名基于公钥加密算法，使用发送者的私钥对数据进行加密，接收者使用发送者的公钥进行解密，以验证 数据的完整性和真实性。
数字签名的生成是基于对数据进行哈希处理。
2
基于非对称加密
数字签名的生成和验证基于公钥/私钥对。
3
基于对称加密
数字签名的生成和验证基于对称加密算法。
数字证书的概念
数字证书是由数字证书颁发机构（CA）签发的包含公钥和身份信息的电子文件，用于验证数字签名的真实性 和可信度。
数字证书的种类
个人数字证书
用于个人身份认证和加密通信。
服务数字证书
用于服务器身份认证和数据传输的加密。
组织数字证书
用于组织身份认证和加密通信。
根书
用于签发其他数字证书的根节点证书。
数字证书的作用
数字证书可以确保通信的安全性、防止伪造、篡改和假冒。
数字证书的颁发机构
数字证书的颁发机构（CA）是负责签发和管理数字证书的权威组织，如Verisign、Digicert等。
七讲数字签名PPT课件
V当ERS（＝S，SIKG）(＝M，K)； S≠SIG (M，K)。
真， 假，当
二、数字签名的模型
签名函数必须满足以下条件，否则文件内 容及签名被篡改或冒充均无法发现：
① 当M’≠M时，有SIG (M’，K) ≠SIG (M，K)。 条件①要求签名S至少和被签名的数据M一样长。
当M较长时，应用很不方便。 将条件①改为：虽然当M’≠M时，存在S＝S’，
一、数字签名的基本概念
手工签名是模拟的，因人而异，而数字签名数 字式的(0、1数字串)，因信息而异。
数字签名的功能：
收方能够确认发方的签名，但不能伪造； 发方发出签过名的信息后，不能再否认； 收方对收到的签名信息也不能否认； 一旦收发方出现争执，仲裁者可有充足的证据进行
评判。
发送方首先用Hash函数从原报文中得到数 字签名，然后采用公开密钥算法用自己的 私有密钥对数字签名进行加密，并把加密 后的数字签名附加在要发送的报文后面；
1994年月美国政府正式颁布了美国数字 签 名 标 准 DSS （ Digital Signature Standard）。
1995年我国也制定了自己的数字签名标 准（GB15851－1995）。
一、数字签名的基本概念
数字签名(Digital Signature)可解决手 写签名中的签字人否认签字或其他人伪 造签字等问题。因此，被广泛用于银行 的信用卡系统、电子商务系统、电子邮 件以及其他需要验证、核对信息真伪的 系统中。
二、数字签名的模型
一个数字签名体制包括两个方面的处理： 施加签名和验证签名。
设施加签名的算法为SIG，产生签名的密 钥为K，被签名的数据为M，产生的签名信 息为S，则有 SIG (M，K)＝S 。
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数字签名技术专题
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内容安排
数字签名技术专题
授课内容安排
（一） 数字签名的概念 （二） 数字签名的实际应用 （三） 数字签名的作用 （四） 数字签名的实施方案（实例） （五） 数字签名的几个重要问题考虑 （六） 消息摘要产生背景 （七） 数字签名技术总体介绍 （八） SHA—1（安全散列算法）介绍 （九） 课后能力培养内容
数字签名技术专题
（一） 数字签名的概念
• 数字证书是证明用户身份的网上标识，在网络 中识别通讯各方的身份，即在虚拟社会中解决 “我是谁”的问题。通俗的讲，数字证书就好 像是网上用户的身份证，能够保证您在网络上 进行的交易是安全的和可信的。
• 数字签名就是对消息进行消息摘要计算，再利 用数字证书提供的密钥文件，达到利用计算机 数据签章的效果。
生成数字信封，包含CT和K2。 • 3、B用A的公钥（K3）解密一次性对称密钥（K1），
再用K1解密密文（CT），得明文（PT）。 • 缺点：没有减少数据量，只是保证了密钥安全。 • 启发：
实际过程可以对明文消息下工夫，减少数据量，而达到 相同目的。
数字签名技术专题
（六）消息摘要技术的产生背景（2）
3、验证体系 由CA利用公钥进行验证， 以确定数据未有更改。
数字签名技术专题
（四）数字签名的实施方案（实例）
数字签名印章解决方案
数字签名技术专题
（四）数字签名的实施方案（实例）
数字签名印章实现过程
数字签名技术专题
（五） 数字签名技术几个重要问题的考虑
• 1）文件的大小问题。签名文件很大的话如 何保证速度。 消息摘要方法
• 2）需要签名的文件本身如何传输的问题。 A：保密程度高。通过其他安全方式和通
道传输双方所需要签名的文件； RSA加密 B：保密程度不高，可为大家所知道，则
不必须加安全措施传输。 利用SSL协议传输即可。
3）消息摘要密钥对如何获得并保证在 Internet是安全的。
通过密钥交换协议交换密钥（数字证书）
数字签名技术专题
（六）消息摘要技术的产生背景（1）
• 出现的问题：由于对消息整体进行加解密，所以加解密 速度慢，密文数据量也很大。
• 改进方法： • （一）数字信封解决办法 • 1、A用一次性对称密钥（K1）加密明文消息（PT），
得到密文（CT）。 • 2、A再用私钥（K2）加密一次性对称密钥（K1），
数字签名技术专题
（八）消息摘要—处理块（第5.2步）
块1（512位）
子块1 子块2 子块3 ……
子块16
32位 32位 32位 ……
32位
有，最多只能2 的64次方位。存 储器有限。
数字签名技术专题
（八） 消息摘要—输入分块（第3步）
要散列的数据（消息摘要的对象）
块1 块2 块3 …… 512位 512位 512位 ……
描述：将输入分成512位的块
块n 512位
数字签名技术专题
（八） 消息摘要—初始化变量（第4步）
A
十六进制
01
23
（960=[2*512]-64）等。 注：填充总是相加的，即便原始消息是512倍数
数字签名技术专题
（八）消息摘要—添加长度（第2步）
原始消息
填充（1—512位）
长度
原始消息
填充（1—512位） 长 度
要散列的数据（消息摘要的对象）
计算消息长度，不包括填充位， 该消息长度用64位表示。则消息 长度为512的倍数了。 思考：消息长度有无限制呢？为什么？
数字签名技术专题
（七） 数字签名技术的总体介绍
数字签名算法
算
法
层
消息摘要 消息鉴别
共享密钥加密
次
MD5
SHA—1
HMAC
标 准
DSS
RSA
层
次 复杂数学计算
数字签名标准
非对称密钥加密
数字签名技术专题
（八）消息摘要—填充（第1步）
原始消息
填充（1—512位）
原始消息
填充（1—512位）
总长度应为512的倍数减去长64位 例如：可以是448位（448=512-64）或960位
45
67
B
十六进制
89
AB
CD
EF
C
十六进制
FE
DC
BA
98
D
十六进制
76
54
32
10
E
十六进制
F0
E1
D2
C3
描述：初始化五个链接变量，分别称为A、B、C、 D、E，都是32位的数字。如上表所示。
数字签名技术专题
（八）消息摘要—处理块（第5.1步）
A
B
C
D
E
a
bcdeFra bibliotekabcde
描述：五个链接变量复制到5个变量a、b、c、d、 e中,使得a=A，b=B，c=C，d=D，e=E。如上图 所示。
明文
用发送方A的私 匙解密
密文
用发送方A的公 匙解密
发送方A
密文
网络
明文
A将加密的消息发送给B
接收方B
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（三）数字签名的作用
• I. 文件发送者即签名者不能否认所发送信息的 签名； II. 文件接收者能够验证发送者所发送信息签名 的真实性； III. 采用数字签名技术，只要保证签名方私钥信 息的秘密性，就能够保证任何其他人都无法对 签名进行伪造； IV. 因为任何更改都可以导致签名的无效，所以 不能对发送者的原始信息进行任何更改。
• 数字签名是使用密码系统时最特殊的一种功能 数字签名的法定效力，将相等于一般的“手写 签名”。使用数字签名，更需要SHA（单向散 列函数）的配合，才能防止各种可能的攻击。
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（二）数字签名的实际应用
在现实生活中用公章、签名等来实现的抗否认， 在网上可以借助数字证书的数字签名来实现。如将来 的地税局的网上银行，网上审批都可以通过数字签名 来保证身份的认证，实现网上业务的防伪造和防抵赖。
数字签名技术专题
（四）数字签名的实施方案（实例）
数字签名印章方案实施过程：
1、签章体系 用户利用签章计算机，对
文件进行消息摘要（一般 使用SHA算法），并进行 电子签章（数据签名）
2、CA体系 用户通过CA机构合法获
得数字证书，即获得了对 应唯一的公钥/私钥对，私 钥存于签章钥匙盘，用于 数字签名过程。
• （二）消息摘要解决办法 • 1、对 明 文 消 息（PT ） 进行消息摘要算法
（MD）运算，获得消息摘要（MD1），利用消息 摘要（MD1）代替明文（PT），进行上述运算。 • 需要符合的要求：
1）给定一个消息，应该很容易求出消息摘要。
2）给定一个消息摘要，很难求出原来的消息。
3）给出两个不同的消息，求出的消息摘要不同， 避免冲突。
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内容安排
数字签名技术专题
授课内容安排
（一） 数字签名的概念 （二） 数字签名的实际应用 （三） 数字签名的作用 （四） 数字签名的实施方案（实例） （五） 数字签名的几个重要问题考虑 （六） 消息摘要产生背景 （七） 数字签名技术总体介绍 （八） SHA—1（安全散列算法）介绍 （九） 课后能力培养内容
数字签名技术专题
（一） 数字签名的概念
• 数字证书是证明用户身份的网上标识，在网络 中识别通讯各方的身份，即在虚拟社会中解决 “我是谁”的问题。通俗的讲，数字证书就好 像是网上用户的身份证，能够保证您在网络上 进行的交易是安全的和可信的。
• 数字签名就是对消息进行消息摘要计算，再利 用数字证书提供的密钥文件，达到利用计算机 数据签章的效果。
生成数字信封，包含CT和K2。 • 3、B用A的公钥（K3）解密一次性对称密钥（K1），
再用K1解密密文（CT），得明文（PT）。 • 缺点：没有减少数据量，只是保证了密钥安全。 • 启发：
实际过程可以对明文消息下工夫，减少数据量，而达到 相同目的。
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（六）消息摘要技术的产生背景（2）
3、验证体系 由CA利用公钥进行验证， 以确定数据未有更改。
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（四）数字签名的实施方案（实例）
数字签名印章解决方案
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（四）数字签名的实施方案（实例）
数字签名印章实现过程
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（五） 数字签名技术几个重要问题的考虑
• 1）文件的大小问题。签名文件很大的话如 何保证速度。 消息摘要方法
• 2）需要签名的文件本身如何传输的问题。 A：保密程度高。通过其他安全方式和通
道传输双方所需要签名的文件； RSA加密 B：保密程度不高，可为大家所知道，则
不必须加安全措施传输。 利用SSL协议传输即可。
3）消息摘要密钥对如何获得并保证在 Internet是安全的。
通过密钥交换协议交换密钥（数字证书）
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（六）消息摘要技术的产生背景（1）
• 出现的问题：由于对消息整体进行加解密，所以加解密 速度慢，密文数据量也很大。
• 改进方法： • （一）数字信封解决办法 • 1、A用一次性对称密钥（K1）加密明文消息（PT），
得到密文（CT）。 • 2、A再用私钥（K2）加密一次性对称密钥（K1），
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（八）消息摘要—处理块（第5.2步）
块1（512位）
子块1 子块2 子块3 ……
子块16
32位 32位 32位 ……
32位
有，最多只能2 的64次方位。存 储器有限。
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（八） 消息摘要—输入分块（第3步）
要散列的数据（消息摘要的对象）
块1 块2 块3 …… 512位 512位 512位 ……
描述：将输入分成512位的块
块n 512位
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（八） 消息摘要—初始化变量（第4步）
A
十六进制
01
23
（960=[2*512]-64）等。 注：填充总是相加的，即便原始消息是512倍数
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（八）消息摘要—添加长度（第2步）
原始消息
填充（1—512位）
长度
原始消息
填充（1—512位） 长 度
要散列的数据（消息摘要的对象）
计算消息长度，不包括填充位， 该消息长度用64位表示。则消息 长度为512的倍数了。 思考：消息长度有无限制呢？为什么？
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（七） 数字签名技术的总体介绍
数字签名算法
算
法
层
消息摘要 消息鉴别
共享密钥加密
次
MD5
SHA—1
HMAC
标 准
DSS
RSA
层
次 复杂数学计算
数字签名标准
非对称密钥加密
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（八）消息摘要—填充（第1步）
原始消息
填充（1—512位）
原始消息
填充（1—512位）
总长度应为512的倍数减去长64位 例如：可以是448位（448=512-64）或960位
45
67
B
十六进制
89
AB
CD
EF
C
十六进制
FE
DC
BA
98
D
十六进制
76
54
32
10
E
十六进制
F0
E1
D2
C3
描述：初始化五个链接变量，分别称为A、B、C、 D、E，都是32位的数字。如上表所示。
数字签名技术专题
（八）消息摘要—处理块（第5.1步）
A
B
C
D
E
a
bcdeFra bibliotekabcde
描述：五个链接变量复制到5个变量a、b、c、d、 e中,使得a=A，b=B，c=C，d=D，e=E。如上图 所示。
明文
用发送方A的私 匙解密
密文
用发送方A的公 匙解密
发送方A
密文
网络
明文
A将加密的消息发送给B
接收方B
数字签名技术专题
（三）数字签名的作用
• I. 文件发送者即签名者不能否认所发送信息的 签名； II. 文件接收者能够验证发送者所发送信息签名 的真实性； III. 采用数字签名技术，只要保证签名方私钥信 息的秘密性，就能够保证任何其他人都无法对 签名进行伪造； IV. 因为任何更改都可以导致签名的无效，所以 不能对发送者的原始信息进行任何更改。
• 数字签名是使用密码系统时最特殊的一种功能 数字签名的法定效力，将相等于一般的“手写 签名”。使用数字签名，更需要SHA（单向散 列函数）的配合，才能防止各种可能的攻击。
数字签名技术专题
（二）数字签名的实际应用
在现实生活中用公章、签名等来实现的抗否认， 在网上可以借助数字证书的数字签名来实现。如将来 的地税局的网上银行，网上审批都可以通过数字签名 来保证身份的认证，实现网上业务的防伪造和防抵赖。
数字签名技术专题
（四）数字签名的实施方案（实例）
数字签名印章方案实施过程：
1、签章体系 用户利用签章计算机，对
文件进行消息摘要（一般 使用SHA算法），并进行 电子签章（数据签名）
2、CA体系 用户通过CA机构合法获
得数字证书，即获得了对 应唯一的公钥/私钥对，私 钥存于签章钥匙盘，用于 数字签名过程。
• （二）消息摘要解决办法 • 1、对 明 文 消 息（PT ） 进行消息摘要算法
（MD）运算，获得消息摘要（MD1），利用消息 摘要（MD1）代替明文（PT），进行上述运算。 • 需要符合的要求：
1）给定一个消息，应该很容易求出消息摘要。
2）给定一个消息摘要，很难求出原来的消息。
3）给出两个不同的消息，求出的消息摘要不同， 避免冲突。