简析数字签名

　　【摘要】文章从数字签名的基本概念出发，具体阐述了RSA公钥密码算法、使用公开密钥密码技术对文件签名的过程协议的实例，在对数字签名的总体发展情况与安全现状进行分析后并提出解决方案，最后提出了我国数字签名未来发展趋势。

　　【关键词】数字签名；密钥；时间标记
　　
     一、数字签名的相关定义
　　所谓“数字签名”，就是通过某种密码运算生成一系列符号及代码组成电子密码进行签名，来代替手写签名或印章，对于这种电子式的签名还可进行技术验证。数字签名在ISO7498-2标准中定义为：“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，这种数据和变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元来源和数据单元的完整性，并保护数据，防止被人（例如接收者）进行伪造”。数字签名实现的功能与我们“有纸办公”的手写签名类同，具有准确性、实用性、完整性、可鉴别性、不可抵赖性等特性，同时解决否认、伪造、篡改及冒充等问题。
　　二、数字签名技术
　　数字签名技术实际使用了信息发送者的私有密钥变换所需传输的信息，对于不同的文档信息，发送者的数字签名并不相同。目前主要是基于公钥密码体制的数字签名，包括普通数字签名和特殊数字签名。普通数字签名算法有SHA、RSA、Schnorr数字签名算法等。特殊数字签名有代理签名、门限签名等。
　　（一）RSA算法体制
　　1978年，美国三位学者Rivest、Shamir和Adleman，提出了RSA公钥密码体制，它是第一个成熟的、迄今为止上最成功的公钥密码体制。
　　RSA算法是建立在大数分解和素数检测的理论基础上的，是一种分组密码体制。它的思路是：两个大素数相乘在计算上是容易实现的，但将它们的乘积分解为两个大素数的因子的计算时却相当巨大，甚至在计算机上也是不可实现的。所谓素数检测，是指判断给定的一个整数是否为素数。RSA的安全性基于数论中大整数的素因子分解的困难性。
　　（二）使用公开密钥密码技术对文件签名的过程
　　公开密钥或者私人密钥都可用作加密。用你的私人密钥加密文件，你就拥有安全的数字签名。
　　1．数字签名的协议举例：假设有A公司的老板名叫John，B公司的老板名叫Marry，现John想传输一个文件给Marry，这个文件是有关于一个合作项目标书，属公司机密，不能让其它人知道，而恰好有一个C公司的老板David对A和B公司的那项合作标书非常关注，总想取得A公司的标书。于是他时刻监视他们的网络通信，想在John通过网络传输这份标书时，从网络上截取它。为了防止David截取标书，实现安全传输，我们可以采用以下步骤:
   　（1）Marry用她的私人密钥对文件加密，从而对文件签名。
   　（2）Marry将签名的文件传给John。。
   　（3）John用Marry的公开密钥解密文件，从而验证签名。
      这个协议比以前的算法更好。不需要Trent去签名和验证。从中需要证明Marry的公开密钥确实是她的。甚至协议的双方不需要Trent来解决争端；如果John不能完成第3步，那么他知道签名是无效的。
　　这个协议也满足我们期待的要求：
　　（1）签名是可信的，当John用Marry的公开密钥时，他知道是由Marry的签名。
　　（2）签名不可伪造的，只有Marry知道她的私人密钥解密。
　　（3）签名是不可重用的。签名是文件的函数，并且不可能转换成另外的文件。
　　（4）被签名的文件是不可改变的。如果文件有任何的改变，文件就不可能用Marry的公开密钥验证。
　　（5）签名是不可抵赖的。John不需要Marry的帮助就能验证Marry的签名。
　　2．文件签名和时间标记。实际上，John在某种情况下可以欺骗Marry。他可能把签名和文件一起重用。如果Marry在合同上签名，这种重用不会有什么问题，但如果Marry在一张数字支票上签名，那样做就令人兴奋了。假若Marry交给John一张￥100000的签名数字支票，John把支票拿到银行去验证签名，然后把钱从Marry的账户上转到自己的账户上。John是一个无耻之徒，他保存了数字支票的副本。过了一星期，他又把数字支票拿到银行（或可能是另一个银行），并把钱转到他的账户上。只要Marry不去对支票本清账，John就可以一直干下去。

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