密码学chapter 08new

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1、密码学导论第八章·数字签名与认证李卫海whli@ustc.edu.cn本章要点•第一节数字签名–直接数字签名、仲裁数字签名•第二节数字签名协议–数字签名标准DSS–基于RSA方法的数字签名、基于ElGamal方法的数字签名、基于ECC的数字签名–盲签名•第三节认证的应用–Kerberos、X.509认证服务中国科学技术大学·密码学导论1第第节一节数字签名中国科学技术大学·密码学导论2一、什么是数字签名•网络中存在伪造身份攻击–中间人攻击等•接收者可以凭借消息上所附件某种东西，确认发信人的身份。这种东西，就是签名–签名是独

2、一无二的，是发信人所专有的•信物、笔迹、指纹等等中国科学技术大学·密码学导论签名应当拥有的性质•签名应当是可信的：签名者知道他所签名的内容–不知情时的签名。例如，夹在大量文件当中；垫复纸复写纸•签名应当是不可伪造的：确实是签名者所为–模仿他人的笔迹•签名应当是不可重用的：不能被移做它用–扫描的签名图像可以复制-粘贴•签名的文件应当是不可改变的：不能再篡改文件内容–文件中的空白区域；甚至空白签名•签名应当是不可抵赖的：不能否认其行为–声称他人伪造自己的签名而抵赖中国科学技术大学·密码学导论•数字签名应具有以下特征：–其他任

3、何人不能伪造签名者的签名–接收方能够验证签名人、签名日期和时间–可以由第三方仲裁，以解决争执–认证被签名的消息内容，即消息认证（完整性、真实性）•数字签名应满足以下条件：–必须与消息相关–必须使用发送者唯一拥有的信息——防止伪造和否认–产生签名是容易的–识别和验证是容易的–伪造在计算上是不可行的，无论是•给定签名伪造消息•给定消息伪造签名–可以存储、拷贝中国科学技术大学·密码学导论数字签名的基本本形式•对消息签名的两种方法–对消息整体签名，被签消息整体经过密码变换得到签名；–对消息摘要签名，附在被签消息之后，或嵌在某一特

4、定位置上作一段签名图样。•两类数字签名–确定性数字签名，明文与签名一一对应–概率性数字签名，同一明文有多个合法签名，每次不一样•数字签名的方法：–直接数字签名–仲裁数字签名•仲裁者的安全性必须高度重视！仲裁者被攻破，或仲裁者与某一方合谋，后果将是可怕的。中国科学技术大学·密码学导论二、直接数字签名•直接数字签名仅涉及通信双方(信源、信宿)–假定信宿知道信源的公开密钥，数字签名通过信源对整个报文，或对报文的摘要用私有密钥加密来实现。•签名与加密的顺序–先签名后加密：•消息内容和签名者信息都被保护•可以向第三方提供明文和签名

5、以仲裁–先加密后签名：•只保护消息内容•仲裁时只提供密文和签名•弱点：方案的有效性依赖于信源私有密钥的安全性–可以假称私钥丢失–加时间戳？时间戳也可以是假的中国科学技术大学·密码学导论7使用对称密码系统的数字签名•Alice和Bob间已共享密钥k•Alice可以用k对消息进行加密，同时完成保密和签名–密钥是Alice和Bob共享的，Bob可以确认文件来自Alice，即确认签名•缺点：–Alice可以假称密钥丢失，否认签名–签名和加密绑定，能验证签名，就能阅读文件•Bob不能聘请秘书来替他验证签名–不适用于多人系统。•若A

6、lice需要将文件签发给N个人，则Alice需要与N个人分别共享密钥，并分别加密N次。中国科学技术大学·密码学导论使用公钥密码系统的数字签名•在公钥密码系统中–私钥：只有签名者本人拥有，并用它加密消息–公钥：开放给所有人。所有人都可以用公钥解密，若正确解密，则可以获得明文，并同时确认消息来自签名人–无需仲裁者存在，每个人都可以自行验证签名•优点–签名是不可伪造的–签名是不可重用的–签名的文件是不可改变的•通过加密算法，签名与密文捆绑在一起中国科学技术大学·密码学导论•缺点：–计算量大，速度慢–不验证签名就无法获得消息明文

7、，不适用于某些特殊场合•例如，地震警报是要广播给所有人的，但并不需要所有人都去验证警报的来源，只有少数专门部门才去验证。•需要将加密与签名分开。根据保密程度决定是否加密；验证签名时并不需要了解消息明文。•解决办法：–专门的数字签名算法–用私钥加密较短的消息摘要（见下一节）•利用单向散列函数中国科学技术大学·密码学导论三、仲裁数字签名•为解决直接数字签名中私钥安全带来的问题–签名方的签名报文首先送给仲裁者A，仲裁者对报文和签名进行测试以检验出处和内容，然后注上日期和仲裁说明后发给接收方。•仲裁者作用至关重要，通信各方必须对

8、仲裁者适度的信任•可以用对称密码或公钥密码实现•仲裁者可以读取消息，也可以不读取中国科学技术大学·密码学导论11•仲裁签名的例子–X的签名由A进行验证，Y不能直接读取•Y可保存收到的消息，需要时发给A来解决争执–双方对A应高度信任•Y相信A不会泄露K，不会伪造签名xa•Y相信A只有验证签名正确后，才会向Y发送消息•双