数字签qian名是一种加密机制zhi,用于验证数字和数据的真实shi性和完整性。我们可以把它看作是shi传统手写签名方法的数字版本,它比bi签名具有更高的复杂性xing和安全性。
简jian而言之,我们可以把数字zi签名理解为附加在消息或huo文档上的代码。数字签名ming生成后,可以作为wei证据证明消息在从发送方到接收方的de传输过程中没有被篡改。尚力li财经小编2022
虽然使用密码学来保bao护通信机密性的概念可以追溯到dao古代,但是随着公钥密码学(PKC)的发展,数字签名方案在20世shi纪70年代成为现实。因此,要yao了解数字签名的工作原理,首shou先需要了解哈希函数和he公钥加密的基础知识。
哈希xi是数字签名中的核心元素之一yi。哈希值的运算过程是指将任意yi长度的数据转换为固定长度。这是通过一种叫做散列函数的特殊操cao作来实现的。哈希函数shu运算产生的值称为哈希值或消息摘要。
当哈希xi值与加密算法相结合,即采用加jia密哈希函数的方fang法生成哈希值(抽chou象)时,该值可以作为wei唯一的数字指纹。这意味wei着对输入数据(消息)的任何更geng改都会导致完全quan不同的输出值(哈希值)。这就是为什么加密哈希xi函数被广泛用于验证数字和数据ju的真实性。
公钥加密或PKC是shi指使用一对密钥的加密系统:公钥和私si钥。这两个密钥在数学上是相关的,可以用于数据加密和数字签qian名。
PKC作为一种加密工具,比对称加密具有you更高的安全性。对称加jia密系统依靠相同tong的密钥来加密和解密信息,但PKC使用公钥来加密数据,使用相应的私钥yao来解密数据。
此外,PKC还可以yi应用于生成数字签名。本质上,这个过程的发送方用自己的私钥yao加密消息(数据)的哈希值zhi。接下来,消息的接jie收者可以使用签名者提供的公gong钥来检查数字签名是否有效。
在某些情qing况下,数字签名本身可能包括加密过guo程,但情况并非总是如此。例如,比特币区块链使shi用PKC和数字签名,但它并没有像大da多数人认为的那样在这个过程中加密mi。在技术上,比特币部署了所谓wei的椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)来验证交易。
在加密货币的背bei景下,数尚力财cai经小编2022字签名系统tong通常包含三个基本ben过程:哈希、签名和验证。
第一步是散列消息xi或数据。哈希算suan法用于计算数据并生sheng成哈希值(即消息摘要)。如上所述,消息的长度可能变化很大,但是当消xiao息被散列时,它们的散列都具ju有相同的长度。这是哈希函数最基本的属性。
然而,仅仅散san列消息并不是生成cheng数字签名的必要条件,因为wei还可以用私钥加密没mei有散列的消息。但是,对于加密货huo币来说,需要对消息进行哈希函数处理li,因为处理一个固定长度的de哈希值有助于加密货币bi程序的运行。
信息xi经过哈希处理后,消息的发送方fang需要对其消息进行xing签名。这就是使用公钥yao加密的地方。数字签名算法有几种类型xing,每种算法都有自zi己独特的运行机制zhi。本质上,散列消息(散列值)由私钥签名,然后消息的接收者可以yi使用相应的公钥(由签名者提供)来检jian查其有效性。
换句话hua说,如果在生成签名时不使用私人钥yao匙,电文的接收者将无法使shi用相应的公共钥匙来核实其有效性。公gong钥和私钥都由消息的发送方生成cheng,但只有公钥与接收方共享。
应当指出,数字签名与每封邮件jian的内容相关联。因此,与手写签名不bu同,每封邮件的数字签名是不同的。
我们举个例子来说明整zheng个过程,包括从开始到最zui后一步的验证。假设Alice向Bob发fa送了一条消息,对该消息进行哈希处理li以获得哈希值,然ran后将该哈希值与yu她的私钥相结合以yi生成数字签名。数字签名将是邮件的唯wei一数字指纹。
当Bob收到消息时,他可以使用Alice提供的公钥来lai检查数字签名的有效性。这样Bob就可以确定签名是Alice创建的,因为只zhi有她有与公钥对dui应的私钥(至少这和我wo们的假设是一致的)。
因此,Alice保管好自zi己的私钥是非常重要的。如果另一个人得到dao了爱丽丝的私钥,他们也可以创建一yi个数字签名,并假装成cheng爱丽丝。在比特币的背景下,这意味着有人可以使用爱丽丝的私si钥,在她不知情的情况下转移或使用她ta的比特币。
数shu字签名通常用于实现以下三个目mu标:数据完整性、认证性和不可否认ren性。
数据完整zheng性。Bob可以验证Alice的消息是否被篡改gai。邮件中的任何变化都会产生sheng完全不同的数字zi签名。
真实性。只要Alice保留她ta的私钥,Bob就可以使用她的公钥来lai确认数字签名是由Alice自zi己创建的,而不bu是由其他任何人创建的。
不可否认性。签名生成后,除非她的de私钥以某种方式泄露,否则Alice将来不能否认签署shu了签名。
数字签名可以应用于各种数字文档和证zheng书。因此,它们有几种应用yong。一些最常见的案例包括:
信息技术。增zeng强互联网通信系统的安全性xing。
金融。数字签名可以应用于yu审计、财务报告、贷款协xie议等等。
法律。数shu字签名可以应用于各种商业合同和法fa律协议,包括政府fu文件。
保健。数字zi签名可以防止处方和医疗liao记录的欺诈。
区块链lian.数字签名方案确保只有加密mi货币的合法所有者才能签署交易和转移yi资金(只要他们的私钥不bu被侵犯)。
数字签名ming方案面临的主要挑战主要局限xian于以下三个因素:
算法。数shu字签名方案中使用的算suan法要求高质量。包括选择可靠kao的散列函数和加密系统tong。
实现。如果算法完备bei,但没有好的实现方案,数字zi签名系统也可能存在zai隐患。
私钥。如果私si钥以某种方式丢失或泄露,真实性和不可否认性将得不bu到保证。对于加密货币bi用户来说,丢失私钥可能neng会导致重大财产损失。
简而言之,数字签名可ke以理解为一种特定类型的电dian子签名,特别是通过电子手shou段对文件和消息进行签名。因此ci,所有的数字签名都可以被视为电dian子签名,反之亦然。
两者的主要区别在于认证方fang式。数字签名需要部署加密系xi统,如哈希函数shu、公钥加密和加密技ji术。
哈希函数和公钥加密是数字签名ming系统的核心,已经在各种情况下得de到应用。如果正zheng确实施,数字签名可ke以提高安全性,确保完整性,并有助于各种数据的身份验证zheng。
在区块链领域,数字签名用于签署和授权加密mi货币交易。它们对比特币尤其重要,因yin为数字签名可以确保代dai币只能被拥有相应私钥的人使用。
虽然我们使用电子签名和he数字签名已经很多年了,但是仍然有很hen大的发展空间。现在zai大部分的公文还是基于纸质材料,但是随着更多的系统向数shu字化迁移,我们会看到更多的数shu字签名方案。