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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。
（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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（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。
• 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。
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内容安排
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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
• 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）
45
67
B
十六进制
89
ABBiblioteka Baidu
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。
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（八）消息摘要—处理块（第5.1步）
A
B
C
D
E
a
b
c
d
e
abcde
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。
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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），
• （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。
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
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。
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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
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
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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