数字签名与数字证书技术简介（二）

信息摘要、数字签名

基于上篇文章，我们介绍了的非对称密钥算法：

http://blog.csdn.net/u014419512/article/details/26290821

现在我们可以继续我们的场景：

假设有一天，Alice收到了一份署名为Bob的文件。Alice希望能够确认这份文件一定是来自Bob；另外Alice希望能够确信，这份文件在传输过程中并没有被它人篡改。那么基于非对称密钥算法我们应该怎么做？

确认文件一定来自于Bob，其实就是Bob无法否认自己发送过这份文件。信息安全中称作不可抵赖性；另一方面，确信文件并没有中途被篡改，则称作不可篡改性。

在非对称密钥算法中提到，公钥加密的内容使用私钥可以解密。同样的，基于私钥加密的内容使用公钥也可以解密，两者一一对应。因此我们可以很容易想到。如果Bob利用自己手里的私钥对文件进行加密后，传输给Alice。Alice再通过公钥库中Bob的公钥进行解密，则可以证明文件一定是由Bob发出（由于只有Bob持有私钥）。另外，因为传输的是密文，如果能够使用公钥解密，同时也证明了文件并没有中途被篡改。这样的做法其实已经同时满足了不可抵赖性和不可篡改性。

然而，由于传输的文件可能很大，为了证明文件的不可抵赖性和不可篡改性，需要对整个文件进行加密，由于非对称算法效率较低，这样做的代价太大。因此常规的做法是用到信息摘要和数字签名的方式。

所谓信息摘要，其实就是某种HASH算法。将信息明文转化为固定长度的字符，它具有如下特点：

①无论输入的消息有多长，计算出来的消息摘要的长度总是固定的；

 

②用相同的摘要算法对相同的消息求两次摘要，其结果必然相同；

 

③一般地，只要输入的消息不同，对其进行摘要以后产生的摘要消息也几乎不可能相同；

 

④消息摘要函数是单向函数，即只能进行正向的信息摘要，而无法从摘要中恢复出任何的消息；

 

⑤好的摘要算法，没有人能从中找到“碰撞”，虽然“碰撞”是肯定存在的。即对于给定的一个摘要，不可能找到一条信息使其摘要正好是给定的。或者说，无法找到两条消息，是它们的摘要相同。

 

一般的，我们将信息的摘要也称作信息的指纹。如同指纹的含义，相同的信息一定会得相同的指纹，而仅通过指纹又无法还原出原始信息。目前主要的摘要算法有MD5和SHA1。

 

当有了信息摘要技术以后，基于Bob向Alice发送文件的场景，我们可以进行如下的操作：

第一步：

①　Bob将原始的信息进行一次信息摘要算法，得到原始信息的摘要值；

 

②　Bob使用自己的私钥，对该摘要值进行加密。得到信息摘要的密文；

 

③　Bob将原始文件和摘要值的密文一起发送给Alice。

 

④　一般的，我们将原始文件和摘要密文称作Bob对原始文件的签名结果。

第二步：

①　当Alice接收到Bob传输的信息（原始文件，信息摘要密文）后，使用Bob的公钥将摘要密文解密，得到信息摘要明文；

 

②　使用信息摘要算法，取原文的摘要信息，获取原始文件摘要信息；

 

③　Alice比较解密后的摘要信息和取得的摘要信息。如果相同，则可以证明文件一定由Bob发送，并且中途并没有经过任何篡改。一般将这个过程称作验签。

 

所谓数字签名，就是对原始文件的“指纹”进行了私钥加密。这样，即可保证文件的特征（摘要值）一定经过了私钥的加密。同时由于信息摘要的长度普遍不长（MD5为128位，SHA1主要为256位），也并没有带来太大的开销。

如同对称密钥算法，在大部分开发语言中，基于非对称算法的数字签名，数字加密算法。也都进行了一定的封装。如下链接就比较详细的描述了基于JCE如何实现数字签名、加密、验证等：http://blog.csdn.net/centralperk/article/details/8538697