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私钥
私钥加密算法使用单个私钥来加密和解密数据。由于具有密钥的任意一方都可以使用该密钥解密数据,因此必须保护密钥不被未经授权的代理得到。私钥加密又称为对称加密,因为同一密钥既用于加密又用于解密。私钥加密算法非常快(与公钥算法相比),特别适用于对较大的数据流执行加密转换。通常,私钥算法(称为块密码)用于一次加密一个数据块。块密码(如 RC2、DES、TripleDES 和 Rijndael)通过加密将 n 字节的输 入块转换为加密字节的输出块。如果要加密或解密字节序列,必须逐块进行。由于 n 很小(对于 RC2、DES 和 TripleDES,n = 8 字 节;n = 16 [默认值];n = 24;对于 Rijndael,n = 32),因此必须对大于 n 的数据值一次加密一个块。
简介
1、公钥和私钥成对出现;
加密算法
基类库中提供的块密码类使用称作密码块链 (CBC) 的链模式,它使用一个密钥和一个初始化向量 (IV) 对数据执行加密转换。对于给定的私钥 k,一 个不使用初始化向量的简单块密码将把相同的明文输入块加密为同样的密文输出块。如果在明文流中有重复的块,那么在密文流中将存在重复的块。如果未经授权的 用户知道有关明文块的结构的任何信息,就可以使用这些信息解密已知的密文块并有可能发现您的密钥。若要克服这个问题,可将上一个块中的信息混合到加密下一 个块的过程中。这样,两个相同的明文块的输出就会不同。由于该技术使用上一个块加密下一个块,因此使用了一个 IV 来加密数据的第一个块。使用该系统, 未经授权的用户有可能知道的公共消息标头将无法用于对密钥进行反向工程。
可以危及用此类型密码加密的数据的一个方法是,对每个可能的密钥执行穷举搜索。根据用于执行加密的密钥大小,即使使用最快的计算机执行这种搜索,也极其耗 时,因此难以实施。使用较大的密钥大小将使解密更加困难。虽然从理论上说加密不会使对手无法检索加密的数据,但这确实极大增加了这样做的成本。如果执行彻 底搜索来检索只在几天内有意义的数据需要花费三个月的时间,那么穷举搜索的方法是不实用的。
私钥加密的缺点是它假定双方已就密钥和 IV 达成协议,并且互相传达了密钥和 IV 的值。并且,密钥必须对未经授权的用户保密。由于存在这些问题,私钥加密通常与公钥加密一起使用,来秘密地传达密钥和 IV 的值 [2] 。
公钥和私钥
公钥和私钥就是俗称的不对称加密方式,是从以前的对称加密(使用用户名与密码)方式的提高。用电子邮件的方式说明一下原理。
使用公钥与私钥的目的就是实现安全的电子邮件,必须实现如下目的:
1、我发送给你的内容必须加密,在邮件的传输过程中不能被别人看到。
2、必须保证是我发送的邮件,不是别人冒充我的。
要达到这样的目标必须发送邮件的两人都有公钥和私钥。
公钥,就是给大家用的,你可以通过电子邮件发布,可以通过网站让别人下载,公钥其实是用来加密/验章用的。私钥,就是自己的,必须非常小心保存,最好加上 密码,私钥是用来解密/签章,首先就Key的所有权来说,私钥只有个人拥有。公钥与私钥的作用是:用公钥加密的内容只能用私钥解密,用私钥加密的内容只能 用公钥解密。
比如说,我要给你发送一个加密的邮件。首先,我必须拥有你的公钥,你也必须拥有我的公钥。
首先,我用你的公钥给这个邮件加密,这样就保证这个邮件不被别人看到,而且保证这个邮件在传送过程中没有被修改。你收到邮件后,用你的私钥就可以解密,就能看到内容。
其次我用我的私钥给这个邮件加密,发送到你手里后,你可以用我的公钥解密。因为私钥只有我手里有,这样就保证了这个邮件是我发送的。
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数字签名
数字签名(又称公钥数字签名)是只有信息的发送者才能产生的别人无法伪造的一段数字串,这段数字串同时也是对信息的发送者发送信息真实性的一个有效证明。它是一种类似写在纸上的普通的物理签名,但是使用了公钥加密领域的技术来实现的,用于鉴别数字信息的方法。一套数字签名通常定义两种互补的运算,一个用于签名,另一个用于验证。数字签名是非对称密钥加密技术与数字摘要技术的应用。 [1]
原理
简单地说,所谓数字签名就是附加在数据单元上的一些数据,或是对数据单元所作的密码变换。这种数据或变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元的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。它是对电子形式的消息进行签名的一种方法,一个签名消息能在一个通信网络中传输。基于公钥密码体制和私钥密码体制都可以获得数字签名,主要是基于公钥密码体制的数字签名。包括普通数字签名和特殊数字签名。普通数字签名算法有RSA、ElGamal、Fiat-Shamir、Guillou- Quisquarter、Schnorr、Ong-Schnorr-Shamir数字签名算法、Des/DSA,椭圆曲线数字签名算法和有限自动机数字签名算法等。特殊数字签名有盲签名、代理签名、群签名、不可否认签名、公平盲签名、门限签名、具有消息恢复功能的签名等,它与具体应用环境密切相关。显然,数字签名的应用涉及到法律问题,美国联邦政府基于有限域上的离散对数问题制定了自己的数字签名标准(DSS)。 [1]
特点
每个人都有一对“钥匙”(数字身份),其中一个只有她/他本人知道(密钥),另一个公开的(公钥)。签名的时候用密钥,验证签名的时候用公钥。又因为任何人都可以落款声称她/他就是你,因此公钥必须向接受者信任的人(身份认证机构)来注册。注册后身份认证机构给你发一数字证书。对文件签名后,你把此数字证书连同文件及签名一起发给接受者,接受者向身份认证机构求证是否真地是用你的密钥签发的文件。 [2]
鉴权
鉴权的重要性在财务数据上表现得尤为突出。举个例子,假设一家银行将指令由它的分行传输到它的中央管理系统,指令的格式是(a,b),其中a是账户的账号,而b是账户的现有金额。这时一位远程客户可以先存入100元,观察传输的结果,然后接二连三的发送格式为(a,b)的指令。这种方法被称作重放攻击。 [2]
完整性
传输数据的双方都总希望确认消息未在传输的过程中被修改。加密使得第三方想要读取数据十分困难,然而第三方仍然能采取可行的方法在传输的过程中修改数据。一个通俗的例子就是同形攻击:回想一下,还是上面的那家银行从它的分行向它的中央管理系统发送格式为(a,b)的指令,其中a是账号,而b是账户中的金额。一个远程客户可以先存100元,然后拦截传输结果,再传输(a,b),这样他就立刻变成百万富翁了。 [2]
不可抵赖
在密文背景下,抵赖这个词指的是不承认与消息有关的举动(即声称消息来自第三方)。消息的接收方可以通过数字签名来防止所有后续的抵赖行为,因为接收方可以出示签名给别人看来证明信息的来源。 [2]
主要功能
网络的安全,主要是网络信息安全,需要取相应的安全技术措施,提供适合的安全服务。数字签名机制作为保障网络信息安全的手段之一,可以解决伪造、抵赖、冒充和篡改问题。数字签名的目的之一就是在网络环境中代替传统的手工签字与印章,有着重要作用: [3]
(3)防篡改(防破坏信息的完整性)。对于传统的手工签字,假如要签署一份200页的合同,是仅仅在合同末尾签名呢?还是对每一页都签名?如果仅在合同末尾签名,对方会不偷换其中的几页? 而对于数字签名,签名与原有文件已经形成了一个混合的整体数据,可能被篡改,从而保证了数据的完整性。 [3]
(4)防重放。如在日常生活中,A向B借了钱,同时写了一张借条给B,当A还钱的候,肯定要向B索回他写的借条撕毁,不然,恐怕他会再次用借条要求A还钱。在数字名中,如果采用了对签名报文添加流水号、时间戳等技术,可以防止重放攻击。 [3]
(5)防抵赖。如前所述,数字签名可以鉴别身份,不可能冒充伪造,那么,只要保好签名的报文,就好似保存好了手工签署的合同文本,也就是保留了证据,签名者就无法抵赖。那如果接收者确已收到对方的签名报文,却抵赖没有收到呢? 要预防接收者的抵赖。在数字签名体制中,要求接收者返回一个自己签名的表示收到的报文,给对方或者第三方或者引入第三方机制。如此操作,双方均不可抵赖。 [3]
(6)机密性(保密性)。有了机密性保证,截收攻击也就失效了。手工签字的文件(如同文本)是不具备保密性的,文件一旦丢失,其中的信息就极可能泄露。数字签名可以加密要签名的消息,当然,如果签名的报名不要求机密性,也可以不用加密。 [3]
保证信息传输的完整性、发送者的身份认证、防止交易中的抵赖发生。 [4]
数字签名技术是将摘要信息用发送者的私钥加密,与原文一起传送给接收者。接收者用自己的公钥解密被加密的摘要信息,然后用HASH函数对收到的原文产生一个摘要信息,与解密的摘要信息对比。如果相同,则说明收到的信息是完整的,在传输过程中没有被修改,否则说明信息被修改过,因此数字签名能够验证信息的完整性。 [4]
签名过程
发送报文时,发送方用一个哈希函数从报文文本中生成报文摘要,然后用对方的公钥对这个摘要进行加密,这个加密后的摘要将作为报文的数字签名和报文一起发送给接收方,接收方首先用与发送方一样的哈希函数从接收到的原始报文中计算出报文摘要,接着再用接收方的私钥来对报文附加的数字签名进行解密,如果这两个摘要相同、那么接收方就能确认该数字签名是发送方的。 [5]
使用方法
你可以对你发出的每一封电子邮件进行数字签名。这不是指落款,普遍把落款讹误成签名。
个人邮件证书
具有数字签名功能的个人安全邮件证书是用户证书的一种,是指单位用户收发电子邮件时采用证书机制保证安全所必须具备的证书。个人安全电子邮件证书是符合x.509标准的数字安全证书,结合数字证书和S/MIME技术对普通电子邮件做加密和数字签名处理,确保电子邮件内容的安全性、机密性、发件人身份确认性和不可抵赖性。 具有数字签名功能的 个人安全邮件证书中包含证书持有人的电子邮件地址、证书持有人的公钥、颁发者(CA)以及颁发者对该证书的签名。个人安全邮件证书功能的实现决定于用户使用的邮件系统是否支持相应功能。 MS Outlook 、Outlook Express、Foxmail及CA安全电子邮件系统均支持相应功能。使用个人安全邮件证书可以收发加密和数字签名邮件,保证电子邮件传输中的机密性、完整性和不可否认性,确保电子邮件通信各方身份的真实性。 [6]
实现方法
数字签名算法依靠公钥加密技术来实现的。在公钥加密技术里,每一个使用者有一对密钥:一把公钥和一把私钥。公钥可以自由发布,但私钥则秘密保存;还有一个要求就是要让通过公钥推算出私钥的做法不可能实现。 [7]
普通的数字签名算法包括三种算法: [7]
2.标记算法;
3.验证算法。
目前,数字签名技术大多基于哈希摘要和非对称密钥加密体制来实现。如果签名者想要对某个文件进行数字签名,他必须首先从可信的第三方机构(数字证书认证中心CA)取得私钥和公钥,这需要用到PKI技术。 [7]
1.有哈希算法的数字签名与验证
哈希函数是一种“压缩函数”,利用哈希函数可以把任意长度的输入经由
散列函数算法变换成固定长度的输出,该输出的哈希值就是消息摘要,也称数字摘要。在正式的数字签名中,发送方首先对发送文件采用哈希算法,得到一个固定长度的消息摘要( Message Digest);再用自己的私钥( Secret key,SK)对消息摘要进行签名,形成发送方的数字签名。数字签名将作为队件和原文一起发送给接收方;接收方首先用发送方的公钥对数字签名进行解密得到发送方的数字摘要,然后用相同的哈希函数对原文进行哈希计算,得到一个新的消息摘要,最后将消息摘要与收到的消息摘要做比较。具体过程如图所示。 [7]
2.基于非对称密钥加密体制的数字签名与验证
发送方首先将原文用自己的私钥加密得到数字签名,然后将
原文和数字签名一起发送给接收方。接收方用发送方的公钥对数字签名进行解密,最后与原文进行比较,如图所示数字签名是目前电子商务、电子政务中应用普遍、技术成熟、可操作性强的一种电子签名方法。它采用了规范化的程序和科学化的方法,用于鉴定签名人的身份以及对一项电子数据内容的认可。使用数字签名技术能够验证文件的原文在传输过程中有无变动,确保传输电子文件的完整性、真实性和不可抵赖性。 [7]
签名步骤
Java签名步骤
1、将applet的class文件打包成*.jar(可以在命令行中输入jar查看帮助) [7]
jarsigner 错误: java.lang.RuntimeException: 密钥库装入: C:\Documents and Settings\ij2ee\.keystore (系统找不到指定的文件。). (这边的ij2ee 是当前系统用户名) [7]
-
输入keystore密码:
-
再次输入新密码:
-
您的名字与姓氏是什么?
-
[Unknown]: ij2ee
-
您的组织单位名称是什么?
-
[Unknown]: mtk
-
您的组织名称是什么?
-
[Unknown]: mtk
-
您所在的城市或区域名称是什么?
-
[Unknown]: suzhou
-
您所在的州或省份名称是什么?
-
[Unknown]: jiangsu
-
该单位的两字母国家代码是什么
-
[Unknown]: cn
-
CN=ij2ee, OU=mtk, O=mtk, L=suzhou, ST=jiangsu, C=cn 正确吗?
-
[否]: y
-
输入<sfcs>的主密码
-
(如果和 keystore密码相同,按回车):
keytool -genkey -alias peakCA -keyalg RSA -keysize 1024 -keystore peakCALib -validity 3650
在命令行中输入如下指令,peakCA和peakCALib任意起名字,******是输入的密码。 [7]
keytool -export -alias peakCA -file peakCA.cer -keystore peakCALib -storepass ****** -rfc
jarsigner -keystore peakCALib myapplet.jar peakCA
office签名步骤
1、要保护文档内容的真实性,可以添加不可见的数字签名。 已签名文档的底部有“签名”按钮。 [7]
应用例子
-
Alice 对数字信息进行哈希运算,得到一个信息摘要; [3]
-
Alice 用自己的私钥对信息摘要进行加密得到 Alice 的数字签名,并将其附在数字信息上; [3]
-
Alice 随机产生一个加密密钥,并用此密码对要发送的信息进行加密,形成密文; [3]
-
Alice 用 Bob 的公钥对刚才随机产生的加密密钥进行加密,将加密后的 DES密钥连同密文一起传送给Bob; [3]
-
Bob 收到 Alice 传送来的密文和加密过的 DES 密钥,先用自己的私钥对加密的 DES 密钥进行解密,得到 Alice随机产生的加密密钥; [3]
-
Bob 然后用随机密钥对收到的密文进行解密,得到明文的数字信息,然后将随机密钥抛弃; [3]
区分攻击
正常EXE的数字签名详细信息。
2.使用数字签名验证程序sigcheck.exe (可以百度一下找这个工具,著名系统工具包Sysinternals Suite的组件之一。) [7]
异常结果
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Verified: Unsigned
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正常结果
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