数字签名、密钥及认证管理
信息安全的防范措施
信息安全的防范措施计算机信息安全防范措施随着计算机信息化建设的飞速发展，计算机已普遍应用到日常工作、生活的每一个领域，比如政府机关、学校、医院、社区及家庭等。
但随之而来的是，计算机网络安全也受到全所未有的威胁，计算机病毒无处不在，黑客的猖獗，都防不胜防。
以下是对计算机信息网络安全存在的问题提出相应的安全防范措施。
1、技术层面在技术方面，计算机网络安全技术主要有实时扫描技术、实时监测技术、防火墙、完整性检验保护技术、病毒情况分析报告技术和系统安全管理技术。
综合起来，技术层面可以采取以下对策：1)建立安全管理制度。
提高包括系统管理员和用户在内的人员的技术素质和职业道德修养。
对重要部门和信息，严格做好开机查毒，及时备份数据，这是一种简单有效的方法。
2)网络访问控制。
访问控制是网络安全防范和保护的主要策略。
它的主要任务是保证网络资源不被非法使用和访问。
它是保证网络安全最重要的核心策略之一。
访问控制涉及的技术比较广，包括入网访问控制、网络权限控制、目录级控制以及属性控制等多种手段。
3)数据库的备份与恢复。
数据库的备份与恢复是数据库管理员维护数据安全性和完整性的重要操作。
备份是恢复数据库最容易和最能防止意外的保证方法。
恢复是在意外发生后利用备份来恢复数据的操作。
有三种主要备份策略：只备份数据库、备份数据库和事务日志、增量备份。
4)应用密码技术。
应用密码技术是信息安全核心技术，密码手段为信息安全提供了可靠保证。
基于密码的数字签名和身份认证是当前保证信息完整性的最主要方法之一，密码技术主要包括古典密码体制、单钥密码体制、公钥密码体制、数字签名以及密钥管理。
6)提高网络反病毒技术能力。
通过安装病毒防火墙，进行实时过滤。
对网络服务器中的文件进行频繁扫描和监测，在工作站上采用防病毒卡，加强网络目录和文件访问权限的设置。
在网络中，限制只能由服务器才允许执行的文件。
7)研发并完善高安全的操作系统。
研发具有高安全的操作系统，不给病毒得以滋生的温床才能更安全。
密钥管理系统介绍(一)2024
密钥管理系统介绍（一）引言概述：密钥管理系统是一种用于安全存储、生成和管理密钥的软件系统。
在现代的信息安全领域，密钥管理系统扮演着至关重要的角色。
它能够确保密钥的安全性和完整性，同时可以提供便捷的密钥管理和检索功能。
本文将介绍密钥管理系统的基本原理和功能，以及其在信息安全中的重要性和应用场景。
正文：一、密钥生成和存储1.1 密钥生成算法的选择1.2 随机数生成器的使用1.3 密钥存储的方式1.4 密钥的备份和恢复机制1.5 密钥的销毁和更新策略二、密钥分发和交换2.1 密钥分发的安全性控制2.2 密钥交换协议的选择2.3 密钥分发的可靠性和效率2.4 密钥分发的公开和私密方式2.5 密钥分发的中间人攻击防范三、密钥使用和管理3.1 密钥的生命周期管理3.2 密钥的权限和访问控制3.3 密钥的轮换和更新策略3.4 密钥使用审计和监控3.5 密钥的失效和吊销处理四、密钥保护和安全性4.1 密钥的物理保护4.2 密钥的逻辑保护4.3 密钥的加密和解密操作4.4 密钥的完整性和可信度验证4.5 密钥的硬件安全模块和防护机制五、密钥管理系统的应用场景5.1 数据加密和解密5.2 数字签名和认证5.3 密钥交换和协商5.4 虚拟专用网络（VPN）安全5.5 云计算和大数据安全总结：密钥管理系统是信息安全领域中不可或缺的一部分。
通过对密钥的生成、分发、使用和管理，密钥管理系统能够确保密钥的安全性和完整性。
同时，密钥管理系统的应用场景非常广泛，包括数据加密、数字签名、VPN安全等。
为了确保信息安全，组织和个人都应该重视密钥管理系统的建立和运用。
认证和密钥管理技术
串。通行字选择规则为：易记，难于被别人猜中或发现，抗分析能力强， 还需要考虑它的选择方法、使用期、长度、分配、存储和管理等。 通行字技术识别办法为：识别者A先输入他的通行字，然后计算机确认 它的正确性。A和计算机都知道这个秘密通行字，A每次登录时，计算 机都要求A输入通行字。要求计算机存储通行字，一旦通行字文件暴露， 就可获得通行字。为了克服这种缺陷，人们建议采用单向函数。此时， 计算机存储的是通行字的单项函数值而不是存储通行字。
MD5也是Ron Rivest设计的单向哈希函数，
输入：任意长度的信息，
输出：128位消息摘要。
通信传输时，发送方将要发送的信息和128位消息摘要 一道发送。接收方用同样的哈希函数对接收的信息产 生128位消息摘要并与接收的128位消息摘要进行比 较，若不符，则视为信息被（第三者）非法篡改。
其运算过程如图3-1所示。
（2）每轮输出为128bit，可用下述四个32bit字：A，B， C，D表示，其初始存数以十六进制表示为： A=01234567，B=89ABCDEF，
C=FEDCBA98，D=765ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3210。
（3）HMD-5的运算。对512bit（16-字）的组进行运算， Yq表示输入的第q组512bit数据，在各轮中参加运算。 T[1,2,…64]为64个元素表，分四组参与不同轮的计算。 T[i]是232*abs(sin e(i))的整数部分，i是弧度。可用 32bit二元数表示，T是32bit的随机数源。
(略) MD4与MD5的区别包括：MD4用3轮，每轮16 步,MD5用4轮, 每轮16步。MD4中第一轮没有常量加；MD5中64步每一步用了 一个不同的常量T[i]；MD5用了四个基本逻辑函数，每轮一个； MD4用了三个。MD5每轮加上前一步的结果；MD4没有.
认证和数字签名技术
认证和数字签名技术、八、-前言Internet 的迅猛发展使电子商务成为商务活动的新模式。
电子商务包括管理信息MIS、电子数据交换EDI、电子订货系统EOS商业增值网VAN等，其中EDI 成为电子商务的核心部分，是一项涉及多个环节的复杂的人机工程，网络的开放性与共享性也导致了网络的安全性受到严重影响。
如何保证网上传输的数据的安全和交易对方的身份确认是电子商务是否得到推广的关键，可以说电子商务最关键的问题是安全问题，而数字签名(Digital Signatures) 又是电子商务安全性的重要部分。
一、数字签名技术1 、数字签名的概念数字签名是利用数字技术实现在网络传送文件时，附加个人标记，完成系统上手书签名盖章的作用，以表示确认，负责，经手等。
数字签名( 也称数字签字)是实现认证的重要工具，在电子商务系统中是不可缺少的。
保证传递文件的机密性应使用加密技术，保证其完整性应使用信息摘要技术，而保证认证性和不可否认性应使用数字签名技术。
2、数字签名的原理其详细过程如下：(1发方A将原文消息M进行哈希(hash)运算，得一哈希值即消息摘要h (M)；(2)发方A用自己的私钥K1,采用非对称RSA算法，对消息摘要h(M)进行加密］E h (M)］,即得数字签名DS(3)发方A把数字签名作为消息M的附件和消息M —起发给收方B;(4)收方B把接收到的原始消息分成M和［E h (M)］；(5)收方B从M中计算出散列值h (M );(6)收方B再用发方A的双钥密码体制的公钥K2解密数字签名DS得消息摘要h (M ；(7)将两个消息摘要h (M ) =h (M)进行比较，验证原文是否被修改。
如果二者相等，说明数据没有被篡改，是保密传输的，签名是真实的；否则拒绝该签名。
这样就作到了敏感信息在数字签名的传输中不被篡改，未经认证和授权的人, 看不见原数据，起到了在数字签名传输中对敏感数据的保密作用。
3、数字签名的要求数字签名技术是公开密钥加密技术和报文分解函数相结合的产物。
国密安全二级要求
国密安全二级要求国密安全二级是指符合《密码技术商用密码应用安全等级保护通用技术要求》（GB/T 32918-2016）中规定的二级密码技术商用密码应用安全等级保护的要求。
国密安全二级的要求主要包括以下几个方面。
一、密码算法要求国密安全二级要求使用SM2、SM3和SM4等国家密码算法。
SM2是椭圆曲线公钥密码算法，用于数字签名、密钥交换和公钥加密等场景。
SM3是哈希算法，用于生成消息摘要。
SM4是分组密码算法，用于数据加密和解密。
二、密钥管理要求国密安全二级要求对密钥进行有效管理。
密钥生成应满足密码算法的要求，密钥存储应采取安全可靠的方式，密钥传输应采取安全加密的方式。
同时，密钥的更新、销毁和备份等操作也需要进行严格的控制和管理。
三、认证和访问控制要求国密安全二级要求对用户的身份认证和访问控制进行有效管理。
用户的身份认证应采用安全可靠的方式，如密码、指纹、刷卡等。
对用户的访问应进行权限控制，确保只有合法的用户可以访问相应的资源。
四、数据传输和存储要求国密安全二级要求对数据的传输和存储进行有效保护。
在数据传输过程中，应采用安全加密的方式，确保数据的机密性和完整性。
在数据存储过程中，应采用安全可靠的方式，确保数据的机密性、完整性和可用性。
五、审计和日志管理要求国密安全二级要求对系统的审计和日志进行有效管理。
系统应能够记录重要的操作行为和安全事件，并能够对其进行审计和分析。
同时，系统应能够生成相应的日志，以便进行后续的溯源和分析。
六、安全运维要求国密安全二级要求对系统的安全运维进行有效管理。
安全运维包括安全策略的制定、安全设备的配置、安全漏洞的修复等。
同时，还要进行定期的安全评估和演练，以确保系统的安全性。
国密安全二级的要求是为了提高商用密码应用系统的安全性，保护国家的信息安全。
只有符合国密安全二级的要求，才能够获得相应的安全等级认证，并被允许在商业领域中使用。
同时，国密安全二级的要求也为密码技术的研究和应用提供了指导和规范。
[数字证书及电子密钥管理办法]
![[数字证书及电子密钥管理办法]](https://img.taocdn.com/s3/m/8e8becf7eff9aef8951e06a8.png)
[数字证书及电子密钥管理办法]数字证书及电子密钥管理办法一、制定目的：为规范医院数字证书使用程序，严格数字证书管理，根据《中华人民共和国电子签名法》使用合法有效的数字证书进行电子签名和书面签名具有同等的法律效力，参考国务院办公厅《国家行政机关和企业、事业单位印章的规定》及本单位公章管理有关规定，制定本办法。
二、适用范围：全院各科室三、内容（一）本办法规定的数字证书及其电子密钥范围数字证书（以下简称证书）是医院数字签名认证系统（以下简称JLCA）签发的网上凭证，是为身份确实、资信可靠的个人、单位和服务器等在网上进行安全电子交易、安全电子事务处理等提供的一种身份认证。
本办法规定的数字证书及其电子密钥包括在医院中代表单位各部门工作人员各自身份的单位员工证书，以及上述证书的存储介质电子密钥。
（二）数字证书的制作1、证书制作，由使用科室或个人向医院信息科提出书面申请，并经科主任及主管部门批准后递交到信息科，通过JLCA制作证书。
2、使用者的更名、所在机构调整等情况需要更新数字证书，或发生原电子密钥丢失、损坏等情况需重新制作数字证书。
（三）数字证书的启用1、数字证书的启用，由医院信息科统一规定具体启用时间，各科室注意信息科发出正式启用数字证书登录和操作各应用系统的通知，到时各科室、部门人员使用证书进行安全登录、电子签名、加密等，保障其各应用系统使用安全。
2、各科室接到启用通知后，到信息科办理领取手续。
3、各使用科室和个人领取数字证书后，按照信息科要求进行操作，安装电子密钥驱动程序和证书链，安装成功后即可启用，同时须更改电子密钥的初始保护密码。
（四）数字证书的管理1、电子密钥中的证书代表证书申请科室或个人的身份信息，应按照科室或个人证章管理，需在医院授权或批准的权责范围内使用。
2、各使用科室和个人数字证书必须由证书申请人负责管理。
妥善保管电子密钥及其保护密码。
如有遗失或误用，由证书申请人负完全责任；每一个电子密钥的成本费为300元，如发生丢失或个人原因损坏应补交成本费后方可办理补发；3、电子密钥持有者因退休、调转等原因离岗时须将电子密钥返回到院信息科，人员离岗后没有及时收回电子密钥给医院造成损失，财务科负责在当月扣相关责任人成本费300元。
密钥使用相关标准
密钥使用相关标准密钥使用相关标准包括但不限于以下几种：1. PKI（Public Key Infrastructure）：公钥基础设施，是利用公钥理论和技术建立的提供安全服务的根基。
在PKI中，密钥对被用于数据加密和数字签名，以及所有与密钥有关的操作和管理。
2. 非对称加密算法：这类算法涉及两个密钥，其中一个用作加密和解密信息，另一个则用来验证信息的来源。
常见的非对称加密算法有RSA、DSA、ECC等。
3. 数字证书：也称为公钥证书，是由权威的第三方机构颁发的用于识别证书持有者身份的凭证。
通常会绑定一个私钥，因此一旦丢失或泄露将带来风险。
4. TLS协议：全称传输层安全协议（Transport Layer Security），它提供了客户端和服务器之间交换数据的机密性和完整性保护。
密钥的使用贯穿TLS协议的所有版本，从握手阶段到记录阶段。
5. SSH协议：是一种网络协议，用于通过公共网络（如互联网）进行安全通信。
用户可以通过SSH远程登录服务器并执行各种操作，同时确保即使在中间人攻击的情况下也能保证通信的安全性。
6. PGP（Pretty Good Privacy）：一种基于公钥加密技术的电子文档安全解决方案，可以保护电子邮件和其他类型的数据免受恶意拦截和窃取。
7. AES（Advanced Encryption Standard）：即高级加密标准，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。
这种加密方法需要用到对称加密密钥，也就是同一把钥匙既可以用来加密也可以用来解密。
以上就是一些主要的密钥使用相关标准，随着技术的发展，新的标准和规范也在不断推出和完善。
在使用这些技术时务必注意合规性问题，以确保在实际应用中的安全性。
密钥管理系统
密钥管理系统现代社会中，信息安全已经成为一个不可忽视的问题。
在信息传输和存储过程中，密钥扮演着重要的角色。
密钥管理系统在加密通信、数字签名、身份认证等领域发挥着至关重要的作用。
本文将对密钥管理系统进行探讨，并介绍其基本原理、常见的应用场景和相关技术。
一、基本原理密钥管理系统是指管理和保护密钥的一系列措施和流程。
它的基本原理包括密钥生成、密钥分发、密钥存储和密钥更新。
密钥生成是指根据特定算法生成密钥对或密钥链。
密钥分发是将生成的密钥分发给合法的使用者，通常采用安全通道进行传输。
密钥存储是将密钥妥善保存，并限制非授权访问。
密钥更新是在密钥使用过程中，定期更换密钥以提高系统的安全性。
二、应用场景1. 数据加密密钥管理系统广泛应用于数据加密领域。
在网络通信中，对敏感数据进行加密是保护数据安全的一种重要手段。
通过密钥管理系统，接收方可以获得解密所需的密钥，在保证通信安全性的同时，实现数据的机密性和完整性。
2. 数字签名数字签名是确认数据来源和完整性的一种安全机制。
密钥管理系统用于生成和管理数字签名所需的公钥和私钥。
发送方使用私钥对数据进行签名，接收方使用公钥验证签名的有效性。
通过密钥管理系统，可以确保数字签名的安全性，防止伪造和篡改。
3. 身份认证密钥管理系统在身份认证方面也发挥着重要作用。
通过生成和管理公私钥对，可实现安全的身份认证。
例如，在电子商务中，客户使用私钥加密订单信息，服务提供商使用公钥进行解密和认证。
三、相关技术1. 公钥基础设施（PKI）公钥基础设施是密钥管理系统的重要组成部分。
它包括证书颁发机构、数字证书、证书撤销列表等。
PKI通过建立信任链，提供了可靠的密钥管理和身份认证机制。
2. 双因素认证双因素认证是一种提高安全性的措施，要求用户同时提供两种不同的认证因素，例如密码和指纹。
密钥管理系统可以配合双因素认证实现更高级别的身份验证。
3. 密钥分割密钥分割技术将密钥分成多个部分，并分发给多个参与方，只有当多个部分齐聚时才能还原密钥。
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人为小参数的RSA签名
密钥生成
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实体A选取素数 p 7927, q 6997，计算 n pq 55465219, 7926 6996 55450296 A选择 e 5，求解 ed 5d 1 mod55450296 得 d 44360237。 A的公钥是 n 55465219, e 5 ；私钥是 d 44360237 。
2
d 2 d 3
d
d
。
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实际中的RSA签名（1）—重分组问题（1）
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（重分组问题）设n 8387 7499 62894113,e 5,d 37726937；设 n 55465219, e 5, d 44360237 m 1368797 。 是带冗余度的消息，将 用A的私钥签名，然后用B的公钥加密。 A做下列计算：
– 选择元素 g ¢ *p ，并计算 g – 若 1 ，则返回上一步。
p1 / q
mod p 。
随机选取数 a 使得 1 a q 1 。 计算 y a mod p 。 A的公钥是 p, q, , y ；私钥是 a 。
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Page 3
数字签名机制的框架
RSA签名方案
数字签名算法DSA
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数字签名机制的框架（1）
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数字签名必须具备的特征
必须能验证签名者、签名日期和时间 必须能认证被签的消息内容 签名应能由第三方仲裁，以解决争执
° R m 。 m
验证。为验证A的签名 s 且恢复消息 m，实体B应当：
获得A的可信公钥 n, e 。 ° se mod n 。 计算 m ° M ；否则拒绝接受签名。 验证 m R ° 。 恢复 m R 1 m
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数字签名机制的框架（3）—带附录的数字签名
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带附录的数字签名，必须具有以下性质：
对每个 k R，都可以有效地计算 S 。 可以有效地计算 V 。 除A之外的其他实体要找m M和 s S使得 为真，是计算上不可行的。
A, k
A
*
° , s* VA m
（其中
° h m m ）
对每个 k R，都可以有效地计算 S 。 可以有效地计算 V 。 除A之外的其他实体要找任一个 s S使得 V s M ，是计算 上不可行的。
A, k
A
*
* A
R
M m
R
M
m
R
S A, k
S
s* S A, k m
MS
带消息恢复的数字签名方案
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获得A的可信公钥 p, q, , y 。
验证 0 r q 和
Байду номын сангаас
0 s q ；否则拒绝该签名。
计算 w s1 mod q 和 h m 。 计算 u1 wgh m mod q 和 计算 v u y u
1 2
u2 rw mod q。
M m
h
Mh m
S A, k
S
*
s S A, k m
M h S
VA
真
伪
签名过程
验证过程
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数字签名机制的框架（4）—带消息恢复数字签名
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带消息恢复的数字签名，必须具有以下性质：
数字签名应满足的条件
签名必须是与消息相关的二进制串 签名必须使用发送方某些独有的信息，以防伪造和否认 产生数字签名比较容易 识别和验证签名比较容易 伪造数字签名在计算上是不可行的 保存数字签名的拷贝是可行的
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Page 1
数字签名、认证与密钥管理
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内容提要
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数字签名
消息认证与认证协议
密钥交换与管理
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数字签名
数字签名机制的框架（2）
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数字签名方案的分类
带附录的数字签名方案：要求初始消息作为验证算法的输 入。 带消息恢复的数字签名方案：消息可从签名自身恢复。
随机化的 带消息恢复 确定性的 数字签名方案 随机化的 带附录 确定性的
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mod p mod q 。
当且仅当 v r 时接受签名。
签名验证可行性证明。
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人为小参数的DSA签名生成（1）
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密钥生成。
实体A选取素数 p 124540019, q 17389 ，满足 q 整除 p 1 。 A选择随机元 g 110217528 ¢ ，计算 g g mod p 10083255 。 A选择随机数 a 12496 满足 1 a q 1 ，并计算 y mod p 10083255 mod124540019 119946265 。 A的公钥是 p 124540019, q 17389, 10083255, y 119946265 ，而A的私钥 是 a 12496 。
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实际中的RSA签名（3）
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冗余函数 带附录的RSA数字签名
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DSA签名方案
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算法描述 DSA的安全性 DSA的性能特点
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数字签名算法DSA描述（1）
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算法1：DSA的密钥生成
概要：每个实体产生各自的公钥和相应私钥。 实体A执行如下操作：
选择素数 q 满足 2159 q 2160。 选取 t 使得 0 t 8 ，并选择素数 p 满足 251164t p 251264t ，且 q 整除 p 1 。 选择 ¢ *p中唯一 q 阶循环群的生成元 。
mod55465219 30729435
签名验证
° s mod n 30729435 mod55465219 31229978 B计算 m ° 31229978 B接受该签名，并恢复出 m R m 。
e 5
1
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$ s c d B mod nB 3884223544360237 mod 55465219 4382681
eA µ $ m s mod nA 43826815 mod 62894113 54383568
µ 观察发现 m m 。原因是s比模数 n 大，出现概率 n n / n 0.12
RSA签名方案
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算法描述 有关RSA签名的可能攻击
实际中的RSA签名
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RSA签名算法描述（1）
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算法1：RSA签名方案的密钥生成
概要：每个实体生成各自的RSA公钥和相应私钥。 实体A执行如下操作：
随机产生大小相近的两个不同大素数 p 和 q 。 计算 n pq 和 p 1 q 1 。 随机选取数 e,1 e ，满足 gcd e, 1 。 利用扩展的欧几里得算法，计算唯一的整数 d ,1 d ，满足 ed 1 mod 。 A的公钥是 n, e ；私钥是 d 。
A A A B B B
s md A mod nA 136879737726937 mod62894113 59847900 c seB mod nB 598479005 mod55465219 38842235
。 。 。 。
A B A
B做如下计算以恢复消息和验证签名：
有关RSA签名的可能攻击
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整数因子分解 RSA的乘性质 不安全的冗余函数： R m m2t
敌手打算伪造消息的签名m ，它知道 n 而不知道 d 。 ° R m m2 mw 应用扩展的欧几里得算法。 对n和 m ° r 在算法的每一步计算整数 x, y 和 r 使得 xn ym 。 如果敌手已获得合法签名s m mod n 和 s m mod n ，就可以计 算 m 的签名： s m rw r