数字签名与身份认证技术
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。
数字签名的原理及过程
数字签名的原理及过程数字签名是一种用于验证数据完整性和身份认证的技术。
它利用公钥密码学的原理，通过对数据进行加密和解密操作，确保数据的真实性和可靠性。
本文将详细介绍数字签名的原理及过程。
一、数字签名的原理数字签名是基于公钥密码学的技术，它使用了非对称加密算法和哈希算法。
非对称加密算法使用了两个密钥，一个是公钥，一个是私钥。
公钥用来加密数据，私钥用来解密数据。
而哈希算法则是一种将任意长度的数据转换为固定长度摘要的算法。
数字签名的原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 发送方使用私钥对要发送的数据进行加密，并生成数字签名。
2. 接收方使用发送方的公钥对接收到的数据进行解密，并获得数字签名。
3. 接收方使用相同的哈希算法对接收到的数据进行哈希运算，并生成摘要。
4. 接收方将生成的摘要与解密后的数字签名进行比对，如果一致，则说明数据完整且发送方身份真实。
二、数字签名的过程下面将详细介绍数字签名的具体过程：1. 发送方使用私钥对要发送的数据进行加密，并生成数字签名。
发送方首先使用哈希算法对要发送的数据进行哈希运算，生成摘要。
然后，发送方使用自己的私钥对摘要进行加密，生成数字签名。
2. 发送方将加密后的数据和数字签名一起发送给接收方。
接收方接收到数据后，首先使用发送方的公钥对数字签名进行解密，得到解密后的摘要。
3. 接收方使用相同的哈希算法对接收到的数据进行哈希运算，生成摘要。
然后，接收方将解密后的摘要与自己计算得到的摘要进行比对。
如果两者一致，则说明数据完整且发送方身份真实。
三、数字签名的应用数字签名在现代通信和电子商务中得到了广泛的应用。
它可以确保数据的完整性，防止数据被篡改或伪造。
同时，数字签名还可以用于身份认证，确保通信双方的身份真实可靠。
在电子商务中，数字签名可以用于验证商家的身份和交易的完整性。
当消费者在网上购物时，商家可以使用私钥对订单信息进行加密，并生成数字签名。
消费者在收到订单信息后，可以使用商家的公钥对数字签名进行解密，并验证订单的完整性和商家的身份。
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。
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.
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。
第三章数字签名与身份认证
第3章 数字签名和认证技术
第3章 数字签名和认证技术
3.1 报文鉴别 3.2 散列函数 3.3 数字签名体制 3.4 身份认证技术 3.5 身份认证的实现
第3章 数字签名和认证技术 1. 数字签名应具有的性质 数字签名应具有的性质 （1） 能够验证签名产生者的身份， 以及产生签名的日期 和时间； （2） 能用于证实被签消息的内容； （3） 数字签名可由第三方验证， 从而能够解决通信双方 的争议。
第3章 数字签名和认证技术 2. 数字签名应满足的要求 数字签名应满足的要求 （1） 签名的产生必须使用发方独有的一些信息以防伪造和否 认； （2） 签名的产生应较为容易； （3） 签名的识别和验证应较为容易； （4） 对已知的数字签名构造一新的消息或对已知的消息构造 一假冒的数字签名在计算上都是不可行的。 目前已有多种数字签名体制，所有这些体制可归结为两类： 直接方式的数字签名和具有仲裁方式的数字签名。
第3章 数字签名和认证技术 单向函数是进行数据加密/编码的一种算法 单向函数一般用于产生消息摘要，密钥加密等，常见的有： MD5（Message Digest Algorithm 5）：是RSA数据安全公司 开发的一种单向散列算法，MD5被广泛使用，可以用来把不 同长度的数据块进行暗码运算成一个128位的数值； SHA Secure SHA（Secure Hash Algorithm）这是一种较新的散列算法，可 Algorithm 以对任意长度的数据运算生成一个160位的数值； MAC（Message Authentication Code）：消息认证代码，是一 种使用密钥的单向函数，可以用它们在系统上或用户之间认 证文件或消息。HMAC（用于消息认证的密钥散列法）就是 这种函数的一个例子。
数字签名与认证
数字签名与认证
数字签名和认证是网络安全领域常用的两种技术手段，用于确保数据的完整性、真实性和可信度。
虽然它们在功能上有所不同，但通常一起使用以提高信息的安全性。
1.数字签名：
-数字签名是一种加密技术，用于验证数据的真实性和完整性。
它是通过对数据进行哈希计算，并使用私钥对哈希值进行加密生成数字签名。
接收者可以使用发送者的公钥解密数字签名，并对原始数据进行哈希计算，然后比对两个哈希值来验证数据的完整性和真实性。
-数字签名的主要作用包括：数据认证、身份认证、不可否认和数据完整性保护。
2.数字认证：
-数字认证是一种用于验证用户身份的技术，常用于网络通信和电子商务中。
它通过证书颁发机构（CA）对用户进行身份认证，并为用户颁发数字证书。
数字证书包含用户的公钥和身份信息，并由CA用私钥进行签名，以保证其真实性和可信度。
-数字认证的主要作用包括：身份认证、安全通信和数据加密。
数字签名和数字认证通常一起使用，以确保数据在传输过程中的安全性和可信度。
发送者使用数字签名对数据进行签名，接收者使用数字证书验证签名和发送者的身份，从而确保数据的完整性和真实性，并保护通信的安全性。
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3.2 身份认证
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
身份认证是指计算机及网络系统确认操作者 身份的过程。
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
在现实生活中，验证一个人的身份主 要通过以下方式： 你所知道的信息：暗号
用户名?口令是最常用的身份认证方法
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
口令是静态数据，在验证过程中需要在 计算机内存和网络中传输，而每次验证 过程中使用的验证信息都是相同的，很 容易被驻留在计算机内存中的木马程序 或网络中的监听设备截获。
UＣ明文传输用户密码
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
某次爆发的互联网泄 密风波正扩散至移动 互联网领域，日前， 一位自称初级黑客的 网友在天涯网发布《 有图有真相 你还敢用 UC上网吗？》的帖子 ，声称UC浏览器使用 明文的方式传输用户 密码，导致第三方可 以轻松窃取UC浏览器 用户登录各个网站的 用户名和密码。
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
服
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
S/KEY的优点：
用户通过网络传给服务器的口令是利用秘密口令和 seed经过MD4或者MD5散列算法生成的密文， 用户本身的秘密口令并没有在网络上传播。 在服务器端，因为每一次成功的身份认证之后， seq就自动减1。这样，下一次用户连接时生成的 口令同上一次生成的口令是不一样的，从而有效地 保证了用户口令的安全；
接受者不能伪造对消息的签名。
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
假定 A 发送一个签了名的信息 M 给 B ，则 A 的数字 签名应该满足下述条件： （1）B能够证实A对信息M的签名。
（2）任何人，包括B在内，都不能伪造A的签名。
（3）如果A否认对信息M的签名，可以通过仲裁解决A 和B之间的争议。
通过笔记本电脑在星巴克、麦当劳等人流密集 地区伪造无密码的无线热点AP，在电脑上安 装Wireshark软件进行抓包
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
在手机上打开UC浏览器，然后访问Gmail登 录，同时在电脑上启用Wireshark进行抓包 监听，如果测试登录的用户名为 williamlong，密码为1234567890123 ，登录完成后停止抓包然后进行分析，抓包的 截图显示该用户名和密码为明文传输，通讯协 议为HTTP，连接的是广州的一台服务器，这 证明了原有的HTTPS安全连接遭到了破坏。
技术：基于时间同步的认证技术、基于事件同步的认 证技术、挑战/应答方式的非同步第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
连接请求，初始化 应答（seed, seq） 用 把 （密钥+seed） 进行 seq 次 Hash 户 计算，产生一次性口令 把收到的口令进行一次 Hash 计 算， 与前次存储的口令进行比较， 进而对用户身份进行确认 器 务
3.1.2 带加密的数字签名
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
在公钥数字签名系统中还要求保密性，必须对上 述方案进行如下修改。
3.1.2 带加密的数字签名
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
发送者 A先将要传送的消息 M用自己的秘密变换 DA签名。
MA=DA(M) 再用接收者B的公开变换EB进行加密。 C=EB(MA)=EB(DA(M)) 最后，将签名后的加密消息C发送给B。B收到C后，先 用自己的秘密变换DB解密C。 DB(C)＝DB(EB(MA))=MA
身份认证方法与所表示的身份有关：
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
实体认证 身份以参与通信会话的某个人、系统 或应用程序来代表 数据源认证 当事人的身份以某个信息来代表，表 明信息是由该当事人发出的。
口令和个人识别码（PIN）
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
UC浏览器的问题
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
使用手机内置的浏览器，在不安全的WiFi下问 HTTPS仍然是相对安全的，然而UC浏览是一种中转压 缩的技术进行加速，实现快捷上网，节省用户流量，这 样，所有的访问都通过UC的代理服务器整理后传送UC 浏览器客户端。 当用户通过UC浏览器登录Gmail的时候，UC浏览 器会把用户访问的URL地址和提交的信息发送到附近的 一台UC服务器，这里存在的漏洞是，UC浏览器手机端 和UC服务器之间的通讯是采用HTTP协议，并且包括用 户名和密码在内的所有信息均为明文传输，这使得UC浏 览器和UC服务器之间的通讯可以被监听和抓包
然后用A的公开变换EA恢复M。
EA(MA)=EA(DA(M))=M
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
以上就是数字签名的基本原理。它的现实意义在 于彻底解决了收发双方就传送内容可能发生的争端， 为在商业上广泛应用创造了条件。
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
3.1.3 RSA公钥签名技术
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
RSA方法的加密和解密算法互为逆变换， 所以可以用于数字签名系统。
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
简化的RSA数字签名模式
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
利用散列函数进行数字签名
实现原理简单。Hash函数的实现可以用硬件实现
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
S/KEY的缺点：
会给使用带来一点麻烦（如口令使用一定次数后就 需要重新初始化，因为每次seq都要减1）
的运算因子是变化的。
数 字 一次性口令的产生因子一般都采用双运算因子（Two 签 Factor）:其一是用户的私有密钥。它代表用户身份 名 与 的识别码，是固定不变的。其二是变动因子。正是因 身 份 为变动因子的不断变化，才产生了不断变动的一次性 认 口令。 证 技 术 采用不同的变动因子，形成了不同的一次性口令认证
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
为什么HTTPS是安全的？
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
HTTPS（超文本传输安全协议，Hypertext Transfer Protocol Secure）是一种常见的网络 传输协议，提供客户端和服务器的加密通讯， HTTPS的主要思想是在不安全的网络上创建一安全 信道，对监听和中间人攻击提供合理的保护。 HTTP是不安全的，通过监听和中间人攻击等手段， 可以获取网站帐户和敏感信息等，HTTPS被设计为 可防止前述攻击，并被认为是安全的。
如果在签名时加上一个时间标记，即是有数字 时间戳（digital time stamp）的数字签名 DTS是网上电子商务安全服务项目之一，能提 供电子文件的日期和时间信息的安全保护，由 专门机构提供。 时间戳（time-stamp）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）； ②DTS收到文件的日期和时间； ③DTS的数字签名。
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
上面这个案例，通过伪造WiFi热点进行抓包监听，如 果手机使用原生浏览器的话，通常来说，是无法监听 到HTTPS方式访问的内容，HTTPS通讯内容均为加 密信息，很难被破解。但是所有的HTTP访问信息都 会被获取，如果用户使用HTTP访问一些隐私信搜素的关键词就会被 第三方监听，从而带来泄密的风险，这也就是2010 年5月Google在全球部署HTTPS加密搜索的原因了 ，有了HTTPS版本的Google搜索，手机用户即使在 不安全的无线热点进行搜索，其搜索的内容也不会被 人窃取。
身份认证协议
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
１．变换后的口令 口令在客户端通过单向函数处理成为 变换后的口令形式，再传送给服务器 ２．提问－答复 ３．时间戳 ４．一次性口令 ５．数字签名
一次性口令
第 3 一次性口令是变化的密码，其变化的来源产生于密码 章
第三章
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
数字签名与身份认证技术
3.1 3.2 3.3 3.4
数字签名技术 身份认证技术 数字证书与认证中心 Outlook Express的操作实例
本章学习目标
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
（1）数字签名技术的基本原理与应用 （2）身份定义与作用 （3）数字证书的标准和数字证书的使用 （4）电子商务认证中心的作用
3.1.4 数字签名的应用
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
文件签名和时间标记 数字签名包括时间标记。对日期和时间 的签名附在信息中，并跟信息中的其他 部分一起签名。 如：数字时间戳 电子商务中的应用
数字时间戳
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
UC浏览器的问题
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
第三方可以通过这种方法获取手机用户的帐户密码 等敏感信息，用户通过登录的任何网站都会被监听，包 括邮箱、网站后台、网银、网上支付等。
第 3 章 数 字 签 名 与 身 份 认 证 技 术
以上就是针对基于口令的身份认证所存在的 通信窃取问题。 出此之外，基于口令的身份认证主要还面临 着如下威胁： 外部泄露 猜测 重放 危及主机安全