数字签名技术

Posted 2023-01-27 飞鱼的博客

通过阅读本篇文章，你可以了解到如下知识： 1. 数字签名是什么 2. 数字签名的作用 3. 签名 和 验签的流程 4. RSA、RSA2 签名算法

介绍数字签名

数字签名是一种用于确认数据的完整性、确认发送者身份的技术。

签名主要包含两个过程：做摘要、进行非对称加密。

• 做摘要：签名者使用消息摘要算法对消息做摘要；
• 进行非对称加密，得到签名值：签名者使用私钥 privateKey 对摘要进行非对称加密，得到消息的签名值；
• 发送者将 “原始消息” 和 “消息的签名值” 一同发给接收者。

验签主要包含两个过程：对签名值进行解密、自己做摘要，并比较摘要。

• 对签名值进行解密，得到摘要值：验签者使用签名者的公钥 publicKey 对签名值进行解密，得到摘要值。
• 自己做摘要，并比较摘要值：验签者使用消息摘要算法对签名的数据做摘要，然后将 “计算出的摘要值” 和 “解密得到的摘要值” 作比较：如果二者相同，则说明验签成功；否则说明验签失败。

思考：为什么不直接对消息进行签名，而是对消息的摘要值进行签名呢？

“基于消息生成签名” 和 “基于消息的摘要值生成签名” 都可以。考虑到加解密的运算速度是相对缓慢的，数字签名算法建议对消息摘要值进行签名，因为摘要值的长度是固定的，并且一般消息的摘要值的长度要比消息的长度短，加解密的运算速度会比较快。

介绍签名算法

一个签名算法包括两个部分：消息摘要算法、非对称加密算法。

常见的签名算法有：RSA、RSA2。

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RSA 签名算法的全称是 SHA1WithRSA：它使用的消息摘要算法是 SHA1，它使用的非对称加密算法是 RSA。RSA 签名算法对 RSA 密钥的长度不限制。推荐使用 2048 位以上（256 字节）

RSA2 签名算法的全称是 SHA256WithRSA：它使用的消息摘要算法是 SHA256，它使用的非对称加密算法是 RSA。RSA2 签名算法强制要求 RSA 密钥的长度至少为 2048 位。

数字签名的作用

数字签名技术的本质不是为了加密。

技术是为了解决问题而生的，进行数字签名的目的是：

• 防止他人篡改信息：由于只有私钥持有者才能 “签署” 消息（不考虑私钥泄露的问题），因此其他人无法篡改信息。如果信息被篡改，那么消息接收者通过验签结果将会得知信息被篡改了。确保信息自签名后 到 收到为止，信息未被修改过。
• 防止他人伪造信息：由于只有私钥持有者才能 “签署” 消息（不考虑私钥泄露的问题），因此其他人无法伪造信息。如果信息被伪造，那么消息接收者通过验签结果将会得知信息是被伪造的。
• 防止签名者抵赖：由于只有私钥持有者才能 “签署” 消息（不考虑私钥泄露的问题），因此私钥拥有者不能抵赖说这条签署消息不是他发送的。

数字签名进行的是非对称加密。

如果数字签名进行的是对称加密的话，那么数字签名将不能防止签名者抵赖。原因就在于消息发送者 和 消息接收者拥有同样的密钥（公钥），所以消息发送方可以抵赖，否认消息是他发送的。

参考资料

数字签名是什么？ - 阮一峰的网络日志 (ruanyifeng.com)

《深入浅出 HTTPS 从原理到实战》

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