数字签名与身份认证
第05章 数字签名与身份认证
B
沈阳航空航天大学
1:消息＋签名
T
基于仲裁的数字签名
A
B
2：消息、签名＋仲裁的验证
实现的方案
基于对称密钥的方案 基于公开密钥的方案
沈阳航空航天大学
基于仲裁的数字签名--对称密钥加密方式 改进－－明文加密的方案 ① A → T ：IDA‖EKAB (M)‖EKTA( IDA‖H (EKAB(M)) )。 ② T→ B ：EKTB( IDA‖EKAB (M)‖EKTA( 争端解决方式（A否认发送了报文M的时候） IDA‖H (EKAB(M))‖T )。 特征： 发送方A和仲裁T共享一个密钥KTA 。 B → T ：EKTB( IDA‖M‖EKTA( IDA‖H(M) ) )。 ① A与 B 之间共享密钥 KAB 。 仲裁T可用KTB恢复出IDA 、M及签名，然后再用KTAK 加密。 ② DS 的构成：IDA和消息密文的散列码用 对签名解密并验证 数字签名由A的标识符IDA和报文的散列码H(M)构 TA 其散列码。 ③ DS 的验证：T 解密签名，用散列码验证消息。 成 ，用密钥KTA只能验证消息的密文，而不能读取其内容。 --T 进行加密。 ④ T将来自 A 的所有信息加上时间戳并用 KTB 加密后发送给B 。 过程： 问题： ① T 和发送方 A 联手可以否认签名的信息。 特点： (1)A → T ：M‖EKTA( IDA‖H(M) )。 ② T和接收方 B 不能直接验证 A 的签名。 B联手可以伪造发送方 A 的签名。 (2)T → B③ 因为签名所使用的密钥是T 与用户共享的。 ：EKTB 双方都需要高度相信 T:( IDA‖M‖EKTA( IDA‖H(M) )‖T )。 (3) (1)B 相信 T 已对消息认证，A 不能否认其签名； B存储报文M及签名。 (2)A 信任 T 没有暴露 KTA，无人可伪造EKTA( IDA‖H(M) )； (3)双方都信任 T 处理争议是公正。 问题： (1)报文 M 明文传送，有可能被窃听。 (2)若仲裁T不可信，则T 可能伪造数字签名。
身份认证和数字签名技术的实现
身份认证和数字签名技术的实现身份认证和数字签名技术是现代信息安全中至关重要的技术，可以用于确保信息的安全性和完整性。
本文将介绍身份认证和数字签名技术的原理和实现。
一、身份认证技术身份认证技术是核实用户身份和权限的一种方法。
常见的身份认证技术包括用户名/密码、指纹识别、虹膜识别、声音识别等。
其中，用户名/密码是最常用的一种身份认证技术。
1.用户名/密码用户名/密码是一种基础的身份认证技术。
用户需要输入用户名和密码才能登录系统。
系统会根据用户输入的用户名和密码来核实用户身份。
如果用户输入的用户名和密码与系统存储的一致，就可以登录系统。
用户名/密码身份认证技术的优点是简单易用，缺点是安全性相对较低。
因为用户很容易忘记密码，在输入密码时也很容易被攻击者盗取。
2.指纹识别指纹识别是一种生物特征识别技术。
系统会通过扫描用户手指上的指纹来进行身份认证。
从生物特征的角度来看，指纹是一种唯一的特征，因此指纹识别技术的安全性相对较高。
指纹识别技术在金融、政府等领域得到广泛应用。
指纹识别技术的优点是安全性高，缺点是成本相对较高。
因为需要购买指纹识别设备，并且需要不断更新设备以提高识别精度。
3.虹膜识别虹膜识别是一种更高级别的生物特征识别技术。
虹膜是人眼的一部分，具有与生俱来、独一无二的特征。
虹膜识别技术通过扫描用户眼睛中的虹膜来进行身份认证。
虹膜识别技术的优点是识别精度高，安全性更高，缺点是成本高，需要较专业的设备。
4.声音识别声音识别是一种新兴的生物特征识别技术。
用户用自己的声音进行身份认证。
声音识别技术的优点是无需专门设备，使用方便。
但是其安全性还有待提高。
二、数字签名技术数字签名技术是一种确保数字文档的完整性、真实性和不可抵赖性的技术。
所谓数字签名，就是将原始文档经过加密算法处理，得到一段特殊的字符串，叫做签名。
数字签名技术的核心是公钥加密技术和哈希算法。
1.公钥加密技术公钥加密技术是一种常见的加密技术。
它使用一对密钥来实现加密和解密。
数字签名技术保证数据的完整性与身份认证
数字签名技术保证数据的完整性与身份认证随着互联网的不断发展，信息传递和数据交换在我们的生活中变得越来越普遍。
然而，与之而来的也是信息安全问题的日益突出。
在信息传递中，我们常常需要保证数据的完整性和身份的认证，以确保信息的真实性和可靠性。
数字签名技术应运而生，它通过使用非对称加密算法，为我们提供了一种解决方案。
数字签名技术是一种基于非对称加密算法的数据保护技术。
在数字签名技术中，数据发送方使用其私钥对数据进行加密，并生成一个数字签名。
而接收方通过使用发送方的公钥对签名进行解密，验证数据的完整性，同时也确认了发送方的身份。
首先，数字签名技术保证了数据的完整性。
在数据传递过程中，数字签名技术使用了哈希函数和非对称加密算法，对数据进行加密和生成签名。
这样，即使数据被中途篡改，接收方也可以通过验证签名的方式判断数据的完整性。
如果签名验证失败，接收方会意识到数据已被篡改，从而保护了数据完整性。
其次，数字签名技术可以实现身份认证。
由于数字签名技术使用了发送方的私钥对数据进行签名，接收方可以使用发送方的公钥对签名进行验证。
这样，接收方可以确认发送方的身份，并确保数据的来源可信。
通过使用数字签名技术，我们可以避免恶意攻击者伪装他人身份或者截获数据进行修改的情况。
另外，数字签名技术在实际应用中还有其他的一些优势。
例如，数字签名技术可以提供不可抵赖性，即发送方无法否认曾经发送过的数据，因为签名是唯一的。
此外，数字签名技术也可以提供不可篡改性，即生成签名的私钥是唯一的，无法更改。
这些优势使得数字签名技术在电子商务、电子合同签署和电子票据等领域得到了广泛应用。
总之，数字签名技术是一种保证数据完整性和身份认证的有效手段。
它通过使用非对称加密算法，为我们提供了一种可靠的解决方案。
在信息传递和数据交换中，我们可以借助数字签名技术来确保数据的可靠性和真实性，同时保护数据的完整性和身份的认证。
数字签名技术的应用将为信息安全提供有力支持，推动数字化时代的发展。
数字签名与身份认证ppt课件
接收方收到(M，s)之后
(1)取得发送方的公钥(e，n)
(2)解密签名s：h=se mod n。
(3)计算消息的散列值H(M)。
(4)比较，如果h＝H(M)，表示签名有效；否则，签名无效。
如果消息M很短的时候，可以直接对M用公钥解密以验证签名的有效
性，可以表达为：Ver(M可，编s辑)＝课件真PP〈T ＝〉M＝se mod n
▪ 盲签名
图4－5 盲签名原理
可编辑课件PPT
19
4.1 数字签名技术
完全盲签名
签名者在文件上的签名是有效的，签名是其签署文件的证据。如果 把文件给签名者看，他可确信他签署过这份文件。但是，签名者不 能把签署文件的行为与签署了的文件相关联。即使他记下了他所做 的每一个盲签名，他也不能确定他在什么时候签署了该文件。
一是发送方的签名部分，对消息M签名，可以记作S＝Sig(K， M)，签字算法使用的密钥是秘密的，即是签字者的私钥。
二是接收方的认证部分，对签名S的验证可以记作Ver(M，S， K)— {真，假}，认证算法使用的密钥是发送方(即签名者)的公钥。
可编辑课件PPT
2
4.1 数字签名技术
1.数字签名的特点 (1)信息是由签名者发送的； (2)信息自签发后到收到为止未曾做过任何修改； (3)如果A否认对信息的签名，可以通过仲裁解决A和B之间的争议 (4)数字签名又不同于手写签名： 数字签名随文本的变化而变化，手写签字反映某个人个性特征， 是不变的；数字签名与文本信息是不可分割的，而用手写签字是附 加在文本之后的，与文本信息是分离的。
通常一个用户拥有两个密钥对，另一个密钥对用来对数字签名 进行加密解密，一个密钥对用来对私有密钥进行加密解密。这种方 式提供了更高的安全性。
第6章身份认证与数字签名
Instruction
One of the earliest and also one of the most widely used services. Two versions of Kerberos are in common use.
Version 4 implementations still exist. Version 5 corrects some of the security deficiencies of version 4 and has been issued as a proposed Internet Standard (RFC 1510).
Key Points
Kerberos is an authentication service designed for use in a distributed environment. Kerberos makes use of a trusted third-part authentication service that enables clients and servers to establish authenticated communication.
(3) C → TGS: IDC||IDV||Tickettgs
Tickettgs = E(Ktgs, [IDC||ADC||IDtgs||TS1||Lifetime1])
1. 客户端将用户标识,TGS标识一起送往AS,申请得 到票据授权票据ticket-granting ticket. 2. AS用从用户口令推出的密钥Kc(事先已经存储在AS 中)将票据加密,并发送给客户端.由用户在客户端 输入口令,并得到Kc,将收到的消息解密,得到票据 授权票据ticket-granting ticket . The client module in the user workstation saves this ticket-granting ticket. Because only the correct user should know the password, only the correct user can recover the ticket. Thus, we have used the password to obtain credentials from Kerberos without having to transmit the password in plaintext.
数字签名的作用与应用
数字签名的作用与应用数字签名是一种用于验证和保证数据完整性、身份认证和非否认性的安全机制。
它通过使用公钥密码学算法，将数字证书和原始数据进行加密和解密，确保数据在传输过程中不会被篡改或伪造。
数字签名已经在许多领域得到广泛应用，包括电子商务、电子政务、智能合约和信息安全等。
本文将探讨数字签名的作用与应用，并分析其在不同领域中的具体应用案例。
一、数字签名的作用1. 数据完整性保证：数字签名可以确保数据在传输过程中不被篡改。
发送方使用私钥对数据进行加密，并生成数字签名。
接收方使用与发送方共享的公钥对数字签名进行解密，以验证数据的完整性。
如果传输过程中数据被修改，解密后的签名将无法与原始数据匹配，从而发现篡改行为。
2. 身份认证：数字签名可以确定数据的发送方身份。
发送方使用私钥对数字签名进行加密，接收方使用公钥对数字签名进行解密。
如果解密后的数字签名与发送方的公钥匹配，则可以确定发送方身份的真实性。
3. 非否认性：数字签名可以防止发送方否认其发送数据的行为。
由于数字签名是使用私钥加密的，只有发送方持有私钥，其他人无法伪造数字签名，从而实现非否认性的效果。
二、数字签名的应用1. 电子商务领域：数字签名在电子商务中起到了重要的作用。
在电子商务平台上，数字签名可以保证交易数据的完整性和真实性。
当用户提交订单后，商家使用私钥对订单信息进行签名，确保订单在传输过程中不被篡改。
同时，数字签名也可以用于身份认证，确保交易双方的身份真实可靠。
2. 电子政务领域：在电子政务中，数字签名被广泛应用于文件的认证和审批流程中。
政府部门使用数字签名对文件进行签署，确保文件在传输和存储过程中的完整性和真实性。
同时，数字签名还可以用于验证公民身份，确保公民在在线办事过程中的身份安全。
3. 智能合约：智能合约是一种基于区块链技术的自动化合约。
数字签名在智能合约中起到了至关重要的作用，用于验证参与者的身份和确认合约的执行。
在智能合约中，数字签名可保证合约的每一步操作都是可信的，并确保参与者不会篡改合约的规定。
简述身份认证与数字签名的基本原理
简述身份认证与数字签名的基本原理
身份认证是确保一个实体的身份真实可信的过程，包括身份验证和身份授权。
数字签名是一种用于验证数字文档真实性、完整性和不可抵赖性的方法。
身份认证和数字签名的基本原理如下：
身份认证：
1. 用户提交身份信息：用户向身份认证系统提交个人身份信息，如用户名、密码等。
2. 身份验证：认证系统验证用户提交的身份信息的真实性，如检查用户名和密码是否匹配等。
3. 身份授权：认证系统根据验证结果，授予用户相应的权限或访问权限，如登录系统、访问资源等。
数字签名：
1. 文档生成摘要：文档生成一个唯一的消息摘要，通常使用Hash算法，将文档内容转换为一个固定长度的字符串。
2. 私钥加密：文档的作者使用其私钥对消息摘要进行加密，生成数字签名。
3. 公钥验证：任何人都可以使用作者的公钥对数字签名进行解密，得到文档的消息摘要。
4. 摘要比对：对比解密得到的消息摘要与原始文档生成的摘要是否一致，来验证文档的真实性和完整性。
5. 不可抵赖性：由于私钥是唯一的，其他人无法伪造合法的数字签名，作者无法抵赖签署的行为。
综上所述，身份认证通过验证用户提交的身份信息来确认其身
份，而数字签名则通过对文档进行加密和解密来验证文档的真实性和完整性，以及作者的不可抵赖性。
数字签名与身份认证考核试卷
1. ×
2. ×
3. ×
4. ×
5. √
6. ×
7. ×
8. ×
9. √
10. √
五、主观题（参考）
1.数字签名通过使用发送方的私钥对文档的哈希值进行加密，接收方使用发送方的公钥解密验证哈希值，确保文档在传输过程中未被篡改，从而保证真实性和完整性。
2.身份认证确保只有合法用户访问系统资源。方法如：密码（易于使用但可能被破解）、生物识别（安全性高但成本高）、智能卡（安全但需要额外硬件）。各自优势和局限性取决于应用场景和需求。
数字签名与身份认证考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.数字签名技术用于保证数据的（）
A.保密性
B.完整性
标准答案
一、单项选择题
1. B
2. D
3. C
4. A
5. B
6. C
7. A
8. C
9. B
10. C
11. A
12. B
13. D
14. A
15. C
16. C
17. C
18. A
19. A
20. D
二、多选题
1. ACD
2. BC
3. AB
4. ABC
5. ABC
6. ABC
7. ABC
8. ABC
9. ABC
10. ABC
11. ABC
12. ABC
13. ABC
14. ABC
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相互鉴别
• 目的：用于通信各方之间的相互进行身份认证， 同时交换会话密钥。
• 需要解决的核心问题：
– 密钥交换的机密性和时效性。
• 机密性
– 防止会话密钥被篡改或和泄露； – 用户身份信息和会话密钥都必须以密文形式交换； – 前提：通信各方与事先保存一个密钥（共享或公开
密钥）。
• 时效性
– 为了防止消息的重放攻击。
签名解密并验证其散列码。
• 特点：
– Y 不能直接验证 X 的签名。 – 双方都需要高度相信 A
• Y 相信 A 已对消息认证，X 不能否认其签名； • X 信任 A 没有暴露 Kxa，无人可伪造 DS； • 双方都信任 A 处理争议是公正。
– 问题：
• 报文 M 明文传送给，有可能被窃听。
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基于仲裁的数字签名--对称密钥加密方式
成 ，用密钥Kax进行加密。 • 过程：
(1)X → A ：M‖EKax( IDx‖H(M) )。 (2)A → Y ：EKay( IDx‖M‖EKax( IDx‖H(M) )‖T )。 (3) Y存储报文M及签名。
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基于仲裁的数字签名--对称密钥加密方式
• 争端解决方式
– Y → A ：EKay( IDx‖M‖EKax( IDx‖H(M) ) )。 – 仲裁A可用Kay恢复出IDx 、M及签名，然后再用Kax对
• 优点：
– 通信各方之间无须共享任何信息，从而避免了联手作弊； – 只要 KRa 安全，则不会出现伪造 A 发送的消息； – 消息的内容是保密的，包括对 A 在内。
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认证（ Certification）
• 证实通信中某一方的身份。 • 两个基本的方式 ：
– 相互鉴别(mutual Certification)； – 单向鉴别 (one-way Certification)。
– X 对报文 M 进行两次加密。 – 经过双重加密后，报文 M 只有 Y 能够阅读，A 不能读取
XA： IDx || EKRx [ IDx || EKUy [ EKRx(M) ] ] – A 能进行外层的解密，从而证实报文确实是来自 X 的
• 因为只有 X 拥有KRx 。
– 验证后 A 向 Y 发送用 KUy 加密的报文，其中包括时间戳 T AY： EKRa [ IDx || EKUy [ EKRx(M) ] || T]
• A 只能验证消息的密文，而不能读取其内容。
– A 将来自 X 的所有信息加上时间戳并用 Kay 加密后发送给Y 。
• 问题：
– A 和发送方 X 联手可以否认签名的信息。 – A和接收方 Y 联手可以伪造发送方 X 的签名。
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基于仲裁的数字签名—公开密钥加密方式
• 特点：仲裁者看不见消息的内容。 • 过程：
• 改进：每个签名报文中包含一个时间戳。
– 问题：
• X 的私有密钥确实在时间 T 被窃取； • 攻击者窃取 X 的密钥后，则可能发送带有 X 的签名报文，
附上一个等于 T 的时间戳，接受者无法判别决直接签名方案中的问题。 • 仲裁者必须是一个所有通信方都能充分信任的
• 明文加密的方案
– (1)X → A ：IDx‖EKxy (M)‖EKax( IDx‖H (EKxy(M)) )。 – (2)A → Y ：EKay( IDx‖EKxy (M)‖EKax( IDx‖H (EKxy(M))‖T )。
• 特征：
– X 与 Y 之间共享密钥 Kxy 。 – DS 的构成：IDx 和消息密文的散列码用 Kxa 加密。 – DS 的验证：A 解密签名，用散列码验证消息。
• 对数字签名的识别、证实和鉴别也必须相对简单，易 于实现；
• 伪造数字签名在计算上是不可行的，无论攻击者采用 何种方法（利用数字签名伪造报文，或者对报文伪造 数字签名）。
5
数字签名的解决方案
• 可分为两类：
– 直接数字签名方案； – 基于仲裁的数字签名方案。
6
直接数字签名
• 实现比较简单，在技术上仅涉及到通信的源点 X和终点Y双方。
仲裁机构。 • 基本工作方式（假定用户X和Y之间进行通信）：
– 每个从X发往Y的签名报文首先被送给仲裁者A； – A检验该报文及其签名的出处和内容，然后对报文注
明日期，并附加上一个“仲裁证实”的标记发给Y。
9
基于仲裁的数字签名--对称密钥加密方式
• 发送方X和仲裁A共享一个密钥Kax 。 • 数字签名由X的标识符IDx和报文的散列码H(M)构
第9章 数字签名与身份认证
1
数字签名
• 数字签名（Digital Signature）是公开密钥 体系加密技术发展的一个重要的成果。
2
不可否认性的应用需求
• 网络通信中，希望有效防止通信双方的欺骗和 抵赖行为。
• 简单的报文鉴别技术只能使通信免受来自第三 方的攻击,无法防止通信双方之间的互相攻击。
15
报文重放（replay） 攻击
• 攻击过程：
– 窃听。 – 复制或部分复制一个报文。 – 在以后的某个时间重放
• 终点Y需要了解源点X的公开密钥Kux。 • 发送方A可以使用其私有密钥KRx对整个消息报
文进行加密来生成数字签名。 • 更好的方法是使用KRx对消息报文的散列码进
行加密来形成数字签名。
7
直接数字签名的安全性
• 方案的安全性依赖于发送方X私有密钥的安全 性。
– 发送方可以声称自己的私有密钥丢失或被盗用，而 否认其发送过某个报文。
• Y 伪造一个不同的消息，但声称是从 X 收到的； • X可以否认发过该消息，Y 无法证明 X 确实发了
该消息； • 原因：鉴别技术基于秘密共享。
• 数字签名技术为此提供了一种解决方案。
3
数字签名的功能
• 是对现实生活中笔迹签名的功能模拟。
– 必须能够用来证实签名的作者和签名的时间。
• 对消息进行签名时，必须能够对消息的内容进 行鉴别。
• 签名应具有法律效力，必须能被第三方证实用 以解决争端。
• 必须包含对签名进行鉴别的功能。
4
数字签名的设计目标
• 签名的比特模式是依赖于消息报文的，也就是说，数 据签名是以消息报文作为输入计算出来的，签名能够 对消息的内容进行鉴别；
• 数据签名对发送者来说必须是惟一的，能够防止伪造 和抵赖；
• 产生数字签名的算法必须相对简单易于实现，且能够 在存储介质上保存备份；