数字时间戳

网络信息安全数字签名与CA认证技术网络信息安全第四章数字签名与CA认证技术网络信息安全数字签名与CA认证技术教学目的和要求安全认证技术的主要作用是进行信息认证，信息认证是为了确认信息发送者的身份并验证信息的完整性，本章综合介绍各种安全认证技术，包括数字签名技术、数字证书技术、身份认证技术及CA认证中心的原理与应用。使读者能够了解信息安全认证技术在信息安全中的重要性，熟悉不同安全认证技术的使用方法和应用领域，掌握安全认证技术在网络信息处理中的应用。网络信息安全数字签名与CA认证技术主要内容4．1数字签名原理、种类与方法4．2数字证书4．3身份认证技术4．4产品与应用网络信息安全数字签名与CA认证技术4．1数字签名原理、种类与方法4.1.1数字签名的概念4.1.2数字签名的原理4.1.3数字签名的的方法与种类网络信息安全数字签名与CA认证技术概述--安全认证技术数字信封是用加密技术来保证只有规定的特定收信人才能阅读信的内容。数字签名为电子商务提供不可否认服务。认证中心(CA)是承担网上安全电子交易认证服务、能签发数字证书、并能确认用户身份的服务机构。公钥基础设施PKI是一个包括硬件、软件、人员、政策和手续的集合，用来实现基于公钥密码体制的证书产生、管理存储、发行和撤销等功能。网络信息安全数字签名与CA认证技术4.1.1数字签名的概念所谓数字签名（DigitalSignature），也称为电子签名，是指利用电子信息加密技术实现在网络传送信息报文时，附加一小段只有信息发送者才能产生而别人无法伪造的特殊个人数据标记(数字标签)，代表发送者个人身份，起到传统书面文件的上手书签名或印章的作用，表示确认、负责、经手、真实作用等。网络信息安全数字签名与CA认证技术一、数字签名满足以下条件：(1)签名是可以被确认的，即接收方可以确认或证实签名确实是由发送方签名的；(2)签名是不可伪造的，即任何其他人不能伪造签名；(3)签名不可重用，即签名是消息(文件)的一部分，不能把签名移到其它消息(文件)上；(4)签名是不可抵赖的，即签名者事后不能抵赖自己的签名；(5)第三方可确认签名但不能篡改，如果当事人双方关于签名的真伪发生争执，能够在公正的仲裁者面前通过验证签名来确认其真伪。网络信息安全数字签名与CA认证技术二、数字签名的安全性（1）数字签名利用密码技术进行，是一组其他任何人无法伪造的数字串，通过数字签名可以达到与传统签名同样的效果，并且比真实的签名更具有不可伪造性。（2）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，并没有第二个人可以做出同样的签名。（3）数字签名技术的实质在于对特定数据单元的签名，而不是加密整个文件。因此，数字签名在提供数据完整性的同时,也可以保证数据的真实性。完整性保证传输的数据没有被修改,而真实性则保证文件确实是由合法者产生，而不是由其他人假冒，（4）当该签名得到检验之后，能够在任何时候向第三方即仲裁人提供签名人的身份的证明。网络信息安全数字签名与CA认证技术4.1.2数字签名的原理数字签名方案一般由两部分组成：签名算法和验证算法。其中，签名算法是秘密的，只有签名人知道，而验证算法是公开的，任何接收方都可进行验证。网络信息安全数字签名与CA认证技术一、数字签名机制把数字摘要和公钥算法这两种机制结合起来就可以产生所谓的数字签名。数字签名技术利用公开密钥加密算法和数字摘要技术，分别解决电子文件或信息报文网络传送与交换后的不可否认性与真实性，通俗地讲，就是防抵赖与防伪、防篡改。网络信息安全数字签名与CA认证技术二、数字签名的应用原理(1)发送方利用数字摘要技术，使用单向Hash函数对信息报文M进行数学变换，得到信息报文的数字摘要A；(2)发送方使用公开密钥加密算法，利用自己的私人密钥对数字摘要A进行加密(签名)，得到一个特殊的字符串，称为数字标记(这个特殊的数字标记就是发送者加在信息报文上的数字签名)：(3)发送方把产生的数字签名附在信息报文之后，一同通过因特网发给接收方：网络信息安全数字签名与CA认证技术(4)接收方收到数字签名和信息报文M’。由于信息报文可能在传输过程中被篡改，接收方收到信息报文用M’表示，与发送方发送的信息报文M可能有区别。(5)接收方收到附加签名的信息原文后，需验证对方的真实身份，接收方利用发送方的公开密钥对收到的对签名部分进行解密，得到数字摘要A，并且由此确定发送方的确发来了他的数字标记，认证发送方的身份，其行为不可抵赖；(6)接收方再将得到的信息报文M’利用单向Hash函数进行数学变换，产生信息报文M’的数字摘要A’；(7)接收方比较数字摘要A与数字摘要A’是否相同，如果相同，说明信息报文M’与信息报文M是一致而真实的，数字签名有效，否则收到的信息报文M’不是发送方发送的真实报文M，签名无效。如图4.1所示。二、数字签名的应用原理网络信息安全数字签名与CA认证技术HASH发送者私钥发送者公钥对比HASH数字签名数字摘要A报文M数字摘要A数字签名因特网接收方发送方数字摘要A’原文M’图4.1使用公钥密码体系的数字签名网络信息安全数字签名与CA认证技术三、数字签名的应用1、基于RSA的数字签名–利用RSA公钥密码机制进行数字签名的。在RAS签名机制中，单向散列函数（Hash）的输出(散列和)的长度是固定的，而且远远小于原信息报文的长度。RSA密码的加密运算和解密运算具有相同的形式，都是幂运算，其加密算法和解密算法是互逆的，因此可用于数字签名设计。从安全性上分析，RSA数字签名安全性依赖于整数因子分解的困难性，同时由于签名体制的特点是其他人不能伪造，所以是比较安全的。网络信息安全数字签名与CA认证技术三、数字签名的应用2、基于椭圆曲线密码的数字签名–椭圆曲线密码具有安全、密钥短、软硬件实现节省资源等特点，利用椭圆曲线密码可以很方便地实现数字签名。ECDSA就是基于椭圆曲线离散对数问题的数字签名方法，2000年美国政府已将椭圆曲线密码引入数字签名标准DSS。网络信息安全数字签名与CA认证技术三、数字签名的应用3、基于ElGamal密码的数字签名–ElGamal公钥密码体制是由T.ElGamal于1985年提出的一个即可用于公钥密码体制，又可用于数字签名的密码体制。ElGamal公钥密码机制是根据求解离散对数为困难问题来保证其安全性，通过选取随机数来对消息进行签名。其特点是由于随机数选取的不同，对同一消息会有不同的签名结果。因此采用ElGamal公钥密码机制的ElGamal数字签名属“非确定性”签名方案，即对于给定的消息有多种合法的签名。ElGamal数字签名的安全性基于求解离散对数的困难上，若攻击者不知道签名者的密钥而伪造签名时就需要求解离散对数问题，这一般是很难成功的。网络信息安全数字签名与CA认证技术三、数字签名的应用4、美国数字签名标准(DSS)1994年美国政府颁布了数字签名标准DSS(DigitalSignatureStandard)，这标志着数字签名已得到政府的支持。数字签名标准DDS是基于E1Gamal公开密钥密码的数字签名，2000年美国政府又将RSA和椭圆曲线密码引入数字签名标准DSS，进一步充实了DSS的算法。这是惟一由政府公布的签名算法，并被采纳为联邦信息处理标准。DDS特别适合于金融服务业。DDS的缺陷是密钥的长度太小，针对DSS密钥太短的批评，美国政府将DSS的密钥从原来的512位提高到512～l024位，从而使DSS的安全性大大增强。网络信息安全数字签名与CA认证技术4.1.3数字签名的的方法与种类一、双重签名二、数字时间戳三、不可否认签名四、盲签名网络信息安全数字签名与CA认证技术双重签名（一）所谓双重签名，就是消息发送方对发给不同接收方的两条信息报文分别进行Hash运算，得到各自的数字摘要，然后将这两条数字摘要连接起来，再进行Hash运算，生成新的数字摘要，即双重数字摘要，最后用发送方的私人密钥对新的双重数字摘要加密，得到一个基于两条数字摘要基础上的数字签名。网络信息安全数字签名与CA认证技术双重签名（二）双重签名技术的应用不仅能够证实商家收到的信息没有被篡改，而且还能证实银行收到的信息也没有被篡改，同时保证了商家与银行只能知晓客户发出的完整购物单据信息中应看的那一部分，对对客户的其它隐私进行了保密。网络信息安全数字签名与CA认证技术双重签名（三）双重签名优点是发信者对两个消息M1和M2只需要计算一个签名，在电子商务系统中，许多支付系统都采用这一方案，在一次支付过程中，显然有两个关联数据，一个是关于转账的财务数据，另一个是关于所购的物品数据，因而与这一方案相适应。另外，双重签名还可应用于Intemet上其他多方实体问的安全有效通信。网络信息安全数字签名与CA认证技术数字时间戳（一）•数字时间戳(DigitalTime-Stamp，DTS)是由专门的机构提供网络安全服务项目，提供电子文件发表时间的安全保护。Intemet上的“数字时间戳”是一个经过加密后形成的凭证文档，如图4.2所示。•时间戳可作为科学家的科学发明文献的时间认证。网络信息安全数字签名与CA认证技术摘要数字时间戳数字时间戳摘要时间HashHash用DTS机构的私钥签名加时间发送方原文到了时间后的新摘要摘要因特网DTS机构图4.2数字时间戳的形成过程网络信息安全数字签名与CA认证技术数字时间戳（二）数字时间戳的形成过程(1)用户将需要加时间戳的原文通过Hash加密形成摘要；(2)将此摘要通过因特网发送到DTS机构；(3)DTS对收到的摘要加日期、时间信息进行数字签名形成数字时间戳；(4)DTS将数字时间戳回送到用户。网络信息安全数字签名与CA认证技术数字时间戳（三）时间戳是一个经加密后形成的凭证文档,它包括三个部分:①需加时间戳的文件的摘要(digest)；②收到文件的日期和时间；③DTS的数字签名。网络信息安全数字签名与CA认证技术不可否认签名（一）对于软件等需要保护知识产权的电子出版物来说，却不希望容易地进行复制，否则其知识产权和经济利益将受到危害。这种不允许使用者任意复制的签名即为不可否认签名。对于不可否认签名，在得不到签名者配合的情况下其他人不能正确进行签名验证，从而可以防止非法复制和扩散签名者所签署的文件。这对于保护软件等电子出版物的知识产权有积极意义。网络信息安全数字签名与CA认证技术不可否认签名（二）不可否认协议可以证实以下两点：a)签名者可以证实接收者所提供的假签名确实是假的；b)接收者提供的真签名不可能(极小的成功概率)被签名者证实是假的网络信息安全数字签名与CA认证技术盲签名（一）需要某个人对某数据签名，而又不能让他知道数据的内容，我们称这种签名为盲签名(BlindSignature)。在无记名投票选举和数字化货币系统中往往需要这种盲签名。网络信息安全数字签名与CA认证技术盲签名（二）盲签名与普通签名相比有两个显著的特点：①签名者不知道所签名的数据内容；②在签名被接收者泄露后，签名者不能追踪签名。网络信息安全数字签名与CA认证技术盲签名（三）盲签名由D．Chaum首先提出，D．Chaum形象地将盲签名比喻成在信封上签名，即明文好比书信的内容，为了使签名者看不到明文，把信纸放进一个具有复写能力的信封中，这一过程称为盲化过程。经过盲化的文件，别人是不能读的。在盲化后的文件上签名，好比是使用硬笔在信封上签名。虽然是在信封上签名，但因为信封具有复写能力，所以签名也会签到信封内的信纸上。网络信息安全数字签名与CA认证技术4．2数字证书4．2．1数字证书的格式4．2．2证书的获取与管理4．2．3验证证书网络信息安全数字签名与CA认证技术4．2．1数字证书的格式数字证书(DistalceEtinea,DigitalB)是用电子手段来证实一个用户的身份及用户对网络资源的访问权限。数字证书包含用户身份信息、用户公钥信息以及证书发行机构对该证书的数字签名信息。数字证书即利用电子信息技术手段，确认、鉴定