数字签名算法实验报告

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篇一：数字签名实验报告

附件2：

北京理工大学珠海学院实验报告

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实验题目数字签名实验实验时间20XX.4.8

一、实验目的：

(1)掌握数字签名技术的原理；

(2)熟悉密钥的生成及其应用。

二、实验内容以及步骤：

RsA-pKcs签名算法

(一)签名及验证计算

(1)进入实验实施，默认选择即为“RsA-pKcs”标签，显示RsA-pKcs签名实验界面。

(2)选择明文格式，输入明文信息。点击“计算shA1值”

按钮，生成明文信息的散列值。

(3)选择密钥长度，此处以512bit为例，点击“生成密钥对”按钮，生成密钥对和参数。选择“标准方法”标签，在标签下查看生成的密钥对和参数。

(4)标准方法签名及验证

点击“标准方法”标签下的“获得签名值”按钮，获取明文摘要的签名值，签名结果以十六进制显示于相应的文本框内；点击“验证签名”按钮，对签名结果进行验证，并显示验证结果；上述过程如图1.1.8-3所示。

(5)选择“中国剩余定理方法”标签，在标签下查看生成的密钥对和参数。

(6)中国剩余定理方法签名及验证

点击“中国剩余定理方法”标签下的“获得签名值”按钮，获取明文摘要的签名值，签名结果以十六进制显示于相应的文本框内；点击“验证签名”按钮，对签名结果进行验证，并显示验证结果。

eLgAmAL签名算法

(1)在“RsA-pKcs”标签下的扩展实验中，点击“eLgAmAL 扩展实验”按钮，进入

eLgAmAL签名算法扩展实验窗体。

(2)设置签名系统参数。在文本框“大素数p”内输入一个大的十进制素数（不要超过8

位）；然后在文本框“本原元a”内输入一个小于p的十进制正整数，点击“测试”。

(3)注册用户，在“用户名”文本框中输入一个“注册用户列表”中未出现的用户名，如

“alice”，点击“注册”按钮。

(4)在“用户注册”窗口中的文本框“私钥x”中输入一个小于素数p的十进制非负整数，

点击“确定”按钮；然后，点击“计算公钥”按钮，系统会为该用户生成一对公私钥。

(5)点击“密钥登记”按钮，主窗口的“注册用户列表”中就会出现一个新的用户信息，

重复上述过程，产生不少于2个注册用户。

(6)①输入签名消息。在“明文m”文本框中输入一个小于p的十进制非负整数，作为

欲签名的消息；在“随机数k”文本框中输入一个小于p的十进制非负整数，作为共享密钥的初始信息；然后点击“确定”按钮。②签名。点击“签名”按钮，得到该消息的保密签名结果，③发送签名。点击“发送签名”按钮，激活验证签名窗口

(7)确定验证方。在“验证方基本信息”中的“用户名uID”文本框中输入一个已经注册

的用户名，然后点击“获取私钥”按钮，即得到验证方

的一些基本信息。

(8)点击“发送确认”按钮，将验证结果通知签名方。

DsA签名算法

(一)签名及验证计算

(1)选择“DsA”标签，进入DsA签名实验界面。

(2)选择明文格式，输入明文信息。

(3)点击“计算shA1值”按钮，生成明文信息的散列值。

(4)生成参数及密钥

(5)签名及验证

(6)在“算法跟踪”框下点击“生成DsA参数”/“生成DsA密钥”/“获取DsA签名”

/“验证DsA签名”按钮，进入调试器，选择对应的算法函数对DsA参数生成、DsA密钥生成、DsA签名生成和DsA 签名验证进行算法跟踪。

ecc签名算法

椭圆曲线具有在有限域gF(p)和gF(2m)上的两种类型，因此ecc签名算法有两种具体形式，此处以gF(p)为例，gF(2m)可参照完成。

(一)签名及验证计算

(1)选择“ecc”标签，进入ecc签名实验界面。

(2)选择明文格式，输入明文信息。

(3)点击“计算shA1值”按钮，生成明文信息的散列值。

(4)参数及密钥生成，点击“取得密钥对”，生成椭圆曲线参数和密钥对。

(5)签名及验证，点击“验证签名”按钮，对签名结果r 和s进行验证，并显示验证结果。

(二)扩展实验

(1)设置签名系统参数

(2)注册用户

(3)在“主窗口”中，点击“签名”，进入“签名”窗口

(4)确定签名方。

(5)签名运算。

(6)验证签名。

(7)点击“发送确认”按钮，将验证结果通知签名方。

(8)在“算法跟踪”框下点击“取得ecc密钥”/“获得ecc签名”/“验证ecc签名”

按钮，进入调试器，选择对应的算法函数对ecc密钥生成、ecc签名生成、ecc签名验证进行算法跟踪。

三、思考题：1、数字签名的基本原理

简单地说,就是把附加在数据单元上的一些数据,或是对数据单元所作的密码变换。发送报文时，发送方用一个哈希函数从报文文本中生成报文摘要,然后用自己的私人密钥对这个摘要进行加密，这个加密后的摘要将作为报文的数字签名和报文一起发送给接收方，接收方首先用与发送方一样

的哈希函数从接收到的原始报文中计算出报文摘要，接着再用发送方的公用密钥来对报文附加的数字签名进行解密，如果这两个摘要相同、那么接收方就能确认该数字签名是发送方的。

数字签名有两种功效：一是能确定消息确实是由发送方签名并发出来的，因为别人假冒不了发送方的签名。二是数字签名能确定消息的完整性。因为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。一次数字签名涉及到一个哈希函数、发送者的公钥、发送者的私钥。”

2、数字签名算法怎么依靠密码学技术来实现的？

在公钥加密技术里，每一个使用者有一对密钥：一把公钥和一把私钥。公钥可以自由发布，但私钥则秘密保存；普通的数字签名算法包括三种算法：密码生成算法；标记算法；验证算法。

四、实验总结：

通过本次实验，我学到了数字签名的原理、密钥的生成和解密过程，虽然还不是很熟悉，但是以后课后会多加上机练习掌握。实验过程中遇到了一些问题，那就是签名确认的密钥不知道应该怎样去核对，经过询问同学和上网查找资料，初步掌握密钥的生成和解密的过程。实验中需要特别注意各个算法的异同，以后要牢记这些要点。