数字摘要概要

数 字摘 要概要
随着网络技术的发展网上信息的安全和保 密越来越受到重视,但是互联网给我们生活带来很 大便利的同时,更存在着各种因素的潜在威胁。为 了保证信息安全不受侵犯,可以采用多种技术如加 密技术、访问控制技术、认证技术及安全审计技 术等但这些技术大多数是用来预防的,信息一旦被 攻破就不能保证信息的完整性。在网络安全目标 中要求信息在生成、存储或传输过程中保证不被 偶然或蓄意地删除、修改、伪造、乱序、重放、 插入等破坏和丢失,因此需要一个较为安全的标准 和算法,以保证数据的完整性。数字摘要算法就是 提供数据完整性的安全标准。这方面典型的算法 有MD5和SHA-1算法。
（4）发方用收方B的公钥PBB，采用RSA算法 对对称密钥SK加密，形成数字信封DE，就好 像将对称密钥SK装到了一个用收方公钥加密的 信封里； （5）发方A将加密信息E和数字信封DE一起发 送给收方B； （6）收方B接受到数字信封DE后，首先用自己 的私钥PVB解密数字信封，取出对称密钥SK； （7）收方B用对称密钥SK通过DES算法解密加 密信息E，还原出原文信息、数字签名SD及发 方A证书的公钥PBA；
数字摘要的定义：
英文名Digital Digest,是一个唯一 对应一个任意长度消息或文本的固定 长度的值,它由一个单向Hash函数对 消息进行作用而产生。
原理：
通过某种密码运算生成一系列符 号及代码组成电子密码进行签名，来 代替书写签名或印章，对于这种电子 式的签名还可进行技术验证，其验证 的准确度是一般手工签名和图章的验 证而无法比拟的。
1、数字签名
数字签名也称为电子签名，是指数据 电文中以电子形式所含、所附用于识别签 名人身份并表明签名人认可其中内容的数 据。数字签名把公钥加密技术和数字摘要 结合起来，形成了实用的数字签名技术。 数字签名具有以下作用：确认当事人 的身份，起到了签名或盖章的作用；能够 鉴别信息自签发后到收到为止是否被篡改。
2、文件校验
MD5Hash算法的数字指纹特性使它成为目前 应用最广泛的一种文件完整性校验和Checksum 算法，它常被用在下面的2种情况下： 一是文件传送后的校验将得到的目标文件计算 md5checksum与源文件的md5checksum比对由 两者md5checksum的一致性。 二是用作保存二进制文件系统的数字指纹，以便 检测文件系统是否未经允许的被修改。
数字摘要的产生：
以数字摘要在网络支付业务过程中的应用为例，其 数字摘要的产生示意图如下所示：

该图中客户小麦给银行乙发送“支付通知” 单，这时只要获得较好的产生数字摘要的 Hash算法，产生数字摘要就比较容易，类 似数学公式即 数字摘要i=Hash（信息报文i） 这里Hash函数是不可逆的单一对应函数。
3、鉴权协议
鉴权协议又被称作挑战--认证模式，在传 输信道是可被侦听但不可被篡改的情况下，这是 一种简单而安全的方法，需要鉴权的一方向将被 鉴权的一方发送随机串，挑战被鉴权方将该随机 串和自己的鉴权口令字一起进行Hash运算后返 还鉴权方，鉴权方将收到的Hash值与在己端用 该随机串和对方的鉴权口令字进行Hash运算的 结果相比较，认证如相同则可在统计上认为对方 拥有该口令字即通过鉴权。
HASH函数及其特征：
数字摘要算法采用单向Hash函数从 明文产生摘要密文。Hash函数（也称散 列函数）的输出值有固定的长度，该散 列值是消息M的所有位的函数并提供错 误检测能力，消息中的任何一位或多位 的变化都将导致该散列值的变化。从散 列值不可能推导出消息M也很难通过伪 造消息M来生成相同的散列值。
数字摘要的作用过程：
（1）对原文使用Hash算法得到数字摘要； （2）将数字摘要与原文一起通过网络通 信发往接收方； （3）接收方将收到的原文应用单向Hash 函数产生一个新的数字摘要； （4）将新数字摘要与发送方数字摘要进 行比较。
数字摘要的常用算法
1、 MD5
MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算 法 5），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用 的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法），主流编程 语言普遍已有MD5实现。 将数据（如汉字）运算为另 一固定长度值，是杂凑算法的基础原理，MD5的前身有 MD2、MD3和MD4。 MD5的作用是让大容量信息在 用数字签名软件签署私人密钥前被"压缩"成一种保密的格 式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进 制数字串）。 除了MD5以外，其中比较有名的还有 sha-1、RIPEMD以及Haval等一致性验证 MD5的 典型应用是对一段信息（Message）产生信息 摘要（Message-Digest），以防止被篡改。
2、SHA-1
最初载明的算法于 1993年发布，称做安全散 列标准 (Secure Hash Standard)，FIPS PUB 180。这个版本现在常被称为 "SHA-0"。它在 发布之后很快就被 NSA 撤回，并且以 1995 年发布的修订版本 FIPS PUB 180-1 (通常称 为 "SHA-1") 取代。SHA-1 已经被公众密码社 群做了非常严密的检验而还没发现到有不安全 的地方，它现在被认为是安全的。
数字摘要的优缺点：
优点：
数字摘要可以保证信息原文的真实性， 可在一定程度上防伪、防篡改，类似于 签名的真实性检验，所以数字摘要也是 数字签名技术之一。
缺点：
数字摘要技术（如哈希算法）本身并 不能保证数据的完整性，还必须与其他 密钥加密技术结合起来使用才行。
数字摘要的应用：
数字摘要算法（也叫哈希算法） 与加密算法共同使用，加强数据通 信的安全性。采用这一技术的应用 有数字签名、文件校验、鉴权协议 等。

（8）收方B验证数字签名，先用发方A的公 钥解密数字签名得数字摘要MD； （9）收方B同时将原文信息用同样的哈希运 算，求得一个新的数字摘要MD； （10）将两个数字摘要MD和MD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。这样就做到了敏感 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。
数字签名和验证的具体步骤如下：
⑴报文的发送方从原文中生成一个数字摘要， 再用发送方的私钥对这个数字摘要进行加密来 形成发送方的数字签名。 ⑵发送方将数字签名作为附件与原文一起发送 给接收方 ⑶接收方用发送方的公钥对已收到的加密数字 摘要进行解密
⑷接收方对收到的原文用Hash算法得到接收方的数 字摘要 ⑸将解密后的发送方数字摘要与接收方数字摘要进 行对比、进行判断，完善的数字签名技术具备签 字方不能抵赖、他人不能伪造、在公证人面前能 够验证真伪的能力，用于电子商务安全服务中的 源鉴别、完整性服务、不可否认性服务。
单向散列函数H（M）作用于一个任意长 度的数据M，它返回一个固定长度的散列h，其 中h的长度为m，h称为数据M的摘要。单向散 列函数有以下特点： （1）单向性使得要找到到哈希值相同的 两个不同的输入消息，在计算上是不可能的。 给定M，很容易计算h；给定h无法推算出M （2）抗冲突性使得如果一段明文稍有变化，哪 怕只更改该段落的一个字母，通过哈希算法作 用后都将产生不同的值。给定M，很难找到另 一个数据N，满足H（M）=H（N）。即不可能 存在两个不同的明文，而他们的数字摘要是相 同的。
哈希函数的这种对不同的输入能够 生成不同的值的特性使得无法找到两个 具有相同哈希值的输入。因此，如果两 个文档经哈希转换后成为相同的值，就 可以肯定它们是同一文档。所以，当希 望有效地比较两个数据块时，就可以比 较它们的哈希散列值。
数字摘要的使用过程：
（1）发方A将原文信息进行哈希运算，得 一哈希值即数字摘要MD； （2）发方A用自己的私钥PVA，采用非对 称RSA算法，对数字摘要MD进行加密， 即得数字签名DS； （3）发方A用对称算法DES的对称密钥 SK对原文信息、数字签名SD及发方A证书 的公钥PBA采用对称算法加密，得加密信 息E；