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  第22题      
  知识点:   密钥体制   数字签名   数字签名算法
  关键词:   数字签名算法   签名算法   数字签名   算法        章/节:   安全管理       

 
(22)是目前常用的数字签名算法。
 
 
  A.  RSA
 
  B.  DES
 
  C.  DSA
 
  D.  EDI
 
 
 

 
  第11题    2012年下半年  
   43%
公钥密码是(11)。常用的公钥加密算法有(12),它可以实现加密和数字签名。
  第12题    2012年下半年  
   63%
公钥密码是(11)。常用的公钥加密算法有(12),它可以实现加密和数字签名。
  第11题    2020年下半年  
   51%
某单位搭建信息网络安全平台时,为防范从通信信道窃取信息,应采用( )。
   知识点讲解    
   · 密钥体制    · 数字签名    · 数字签名算法
 
       密钥体制
        按照加密密钥K1和解密密钥K2的异同,有以下两种密钥体制。
        (1)秘密密钥加密体制(K1=K2)。加密和解密采用相同的密钥,因而又称为对称密码体制。因为其加密速度快,通常用来加密大批量的数据。典型的方法有DES、IDEA、MD5和RC-5等。
        DES(数据加密标准)是国际标准化组织核准的一种加密算法,一般DES算法的密钥长度为56位。为了加速DES算法和RSA算法的执行过程,可以用硬件电路来实现加密和解密。针对DES密钥短的问题,科学家又研制了80位的密钥,以及在DES的基础上采用三重DES和双密钥加密的方法。即用两个56位的密钥K1、K2,发送方用K1加密,K2解密,再使用K1加密。接收方则使用K1解密,K2加密,再使用K1解密,其效果相当于将密钥长度加倍。
        IDEA(国际数据加密算法)算法是在DES算法的基础上发展起来的,类似于三重DES。发展IDEA也是因为感到DES具有密钥太短等缺点,IDEA的密钥为128位。
        MD5(Message Digest ver5)是可产生一个128位散列值的散列算法,可以用于生成数字摘要。采用单向HASH算法将需要加密的明文进行摘要,而产生具有固定长度的单向散列值。其中,散列函数是将一个不同长度的报文转换成一个数字串(即报文摘要)的公式,该函数不需要密钥,公式决定了报文摘要的长度。报文摘要与非对称加密一起提供数字签名的方法。目前,MD5算法已被破解。
        RC-5也是对称密码,使用可变参数的分组迭代密码体制,它面向字结构,便于软件和硬件的快速实现,适用于不同字长的微处理器。RC-5加密效率高,适合于加密大量的数据。RC-5还引入了一种新的密码基本变换——数据相依旋转(Data-Dependent Rotations)方法,即一个中间的字是另一个中间的低位所决定的循环移位结果,以提高密码强度,这也是RC-5的新颖之处。
        (2)公开密钥加密体制(K1≠K2)。又称非对称密码体制,其加密和解密使用不同的密钥,其中一个密钥是公开的,另一个密钥是保密的。典型的公开密钥是保密的。发送者利用不对称加密算法向接收者传送信息时,发送者要用接收者的公钥加密,接收者收到信息后,用自己的私钥解密读出信息。由于加密速度较慢,因此往往用在少量数据的通信中。典型的公开密钥加密方法有RSA和ECC。
        RSA(Rivest-Shamir-Adleman)算法密钥长度为512位,其保密性取决于数学上将一个大数分解为两个素数的问题的难度,根据已有的数学方法,其计算量极大,破解很难。但是加密/解密时要进行大指数模运算,因此加密/解密速度很慢,影响了推广使用。该算法适合于加密非常少量的数据,例如加密会话密钥,一般用在数字签名和密钥交换中。
        ECC(Elliptic Curve Cryptography,椭圆曲线密码)也是非对称密码,加解密使用不同的密钥(公钥和私钥),它们对计算资源的消耗较大,适合于加密非常少量的数据,例如加密会话密钥。它是被美国国家安全局选为保护机密的美国政府资讯的下一代安全标准。这种密码体制的诱人之处在于安全性相当的前提下,可使用较短的密钥。它是建立在一个不同于大整数分解及素域乘法群而广泛为人们所接受的离散对数问题的数学难题之上。
        总的来说,对称密码加密的效率高,适合加密大量的数据;非对称密码速度很慢,适合于加密非常少量的数据。
 
       数字签名
        传统商务活动中,我们通过手写签名达到确认信息的目的。电子商务活动中,交易双方互不见面,可以通过数字签名确认信息。数字签名技术有效解决了电子商务交易活动中信息的完整性和不可抵赖性问题。
               数字摘要
                      数字摘要的基本概念
                      数字摘要是利用哈希函数对原文信息进行运算后生成的一段固定长度的信息串,该信息串被称为数字摘要。产生数字摘要的哈希算法具有单向性和唯一性的特点。所谓单向性,也称为不可逆性,是指利用哈希算法生成的数字摘要,无法再恢复出原文;唯一性是指相同信息生成的数字摘要一定相同,不同信息生成的数字摘要一定不同。这一特征类似于人类的指纹特征,因此数字摘要也被称为数字指纹。
                      数字摘要的使用过程
                      数字摘要具有指纹特征,因此可以通过对比两个信息的数字摘要是否相同来判断信息是否被篡改过,从而验证信息的完整性。
                      数字摘要的使用过程如下图所示。
                      
                      数字摘要的使用过程
                      (1)发送方将原文用哈希(Hash)算法生成数字摘要1;
                      (2)发送方将原文同数字摘要1一起发送给接收方;
                      (3)接收方收到原文后用同样的哈希(Hash)算法对原文进行运算,生成新的数字摘要2;
                      (4)接收方将收到的数字摘要1与新生成的数字摘要2进行对比,若相同,说明原文在传输的过程中没有被篡改,否则说明原文信息发生了变化。
                      数字摘要算法
                      哈希(Hash)算法是实现数字摘要的核心技术。数字摘要所产生的信息串的长度和所采用的哈希算法有直接关系。目前广泛应用的哈希算法有MD5算法和SHA-1算法。
                      MD5算法的全称是“Message-Digest Alogrithm 5”,诞生于1991年,由国际著名密码学家、RSA算法的创始人Ron Rivest设计发明,经MD2、MD3和MD4发展而来。MD5算法生成的信息摘要的长度为128位。
                      SHA算法的全称是“Secure Hash Alogrithm”,诞生于1993年,由美国国家标准技术研究院(NIST)与美国国家安全局(NSA)设计。SHA(后来被称作SHA-0)于1995年被SHA-1替代,之后又出现了SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512等,这些被统称为SHA-2系列算法。SHA-1算法生成的信息摘要的长度为160位,而SHA-2系列算法生成的信息摘要的长度则有256位(SHA-256)、384位(SHA-384)、512位(SHA-512)等。与MD5算法相比,SHA算法具有更高的安全性。
                      MD5算法和SHA算法在实际中有着广泛的应用。与公钥技术结合,生成数字签名。目前几乎主要的信息安全协议中都使用了SHA-1或MD5算法,包括SSL、TLS、PGP、SSH、S/MIME和IPSec等。UNIX系统及不少论坛/社区系统的口令都通过MD5算法处理后保存,确保口令的安全性。
                      需要说明的是,2004年8月,在美国加州圣芭芭拉召开的国际密码学会议上,我国山东大学王小云教授宣布了她及她的研究小组对MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD等四个著名密码算法的破译结果。2005年2月,王小云教授又破解了另一国际密码算法SHA-1。这为国际密码学研究提出了新的课题。
               数字签名
                      数字签名的基本概念
                      在ISO 7498-2标准中,数字签名被定义为:“附加在数据单元上的一些数据,或是对数据单元所做的密码变换,这种数据和变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元来源和数据单元的完整性,并保护数据,防止被人(例如接收者)进行伪造”。实际上,简单地讲,数字签名就是在网络中传送信息报文时,附加一个特殊的唯一代表发送者个人身份的标记,以起到传统上手写签名或印章确认的作用。
                      数字签名建立在数字摘要的基础上,结合公钥加密技术实现。发送者应用自己的私钥对数字摘要进行加密,即生成数字签名。由于发送者的私钥仅为发送者本人所有,所以附加了数字签名的信息能够确认消息发送者的身份,也防止了发送者对本人所发送信息的抵赖行为。同时通过数字摘要技术,接收者可以验证信息是否发生了改变,从而确定信息的完整性。
                      数字签名的使用过程
                      数字签名的使用过程包括签名和验证两部分,如下图所示。
                      
                      数字签名的使用过程
                      (1)发送方将原文用哈希(Hash)算法生成数字摘要Z;
                      (2)发送方将数字摘要Z用自己的私钥加密;
                      (3)发送方将加密后的数字摘要Z(即数字签名)同原文一起发送给接收方;
                      (4)接收方用发送方的公钥解密数字签名,得到数字摘要Z;
                      (5)接收方对接收到的原文用同样的哈希(Hash)算法生成数字摘要Z′;
                      (6)比较Z和Z′,若二者相同,说明信息完整且发送者身份是真实的。
                      由以上过程可以看到,数字签名具有以下两个作用:
                      (1)确认信息的完整性。接收方将原文生成的数字摘要与用接收到的原文生成的新的数字摘要进行对比,相同则说明信息没有改变,不同则说明信息内容发生了变化。因此数字签名能够验证信息是否被修改,从而确定信息的完整性。
                      (2)确认信息发送者的身份,保证发送信息的不可抵赖性。发送者用自己的私钥对数字摘要进行加密,接收者如果能用对应的公钥进行解密,则说明信息一定是由该发送者发送的,从而确认了发送者的身份。此外,由于发送者的私钥是发送者本人拥有(除非丢失、泄露或被窃取),所以发送者不能否认自己曾经发送过的信息。
                      数字签名的种类
                      实现数字签名的基本方法有以下几种。
                      (1)RSA签名。RSA签名是基于RSA算法实现数字签名的方案,ISO/IEC 9796和ANSI X9.30-199X已将RSA作为建议数字签名的标准算法。
                      (2)ElGamal签名。ElGamal签名是专门为签名目的而设计。该机制由T.ElGamal于1985年提出,经修正后,被美国国家标准与技术学会(NIST)作为数字签名标准(Digital Signature Standard,DSS)。
                      RSA签名基于大整数素数分解的困难性,ElGamal签名基于求离散对数的困难性。在RSA签名机制中,明文与密文一一对应,对特定信息报文的数字签名不变化,是一种确定性数字签名。ElGamal签名机制采用非确定性的双钥体制,对同一消息的签名,根据签名算法中随机参数选择的不同而不同,是一种随机式数字签名。
 
       数字签名算法
        可用于数字签名的算法很多,应用最为广泛的3种是:Hash签名、DSS签名和RSA签名。Hash签名不属于计算密集型算法,应用较广泛。它可以降低服务器资源的消耗,减轻中央服务器的负荷。其主要局限是接收方必须持有用户密钥的副本以检验签名,因为双方都知道生成签名的密钥,较容易被攻破,存在伪造签名的可能。DSS和RSA签名都采用了公钥算法,不存在Hash的局限性。RSA是最流行的一种加密标准,许多产品的内核中都有RSA的软件和类库。和Hash签名相比,在公钥系统中,由于生成签名的密钥只存储于用户的计算机中,所以安全系数相对要大一些。
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第22题    在手机中做本题