一款数据加密共享与签名方案

Posted 2020-08-13

最近在研究区块链的时候关注了一下加密技术，小有心得，于是设计了一款数据加密共享与签名的方案，希望能够为做电子合同，数据存证，数据共享的朋友有所帮助吧。

业务场景

一、电子合同

Alice和Bob需要签订一个合同，而Charlie是中介，也需要在看到该合同上并签字，而Dave是外人，不参与这个合同的签订，所以不允许看到合同的内容。

二、数据存证

Alice和Bob在网上玩剪刀石头布的游戏，由于没有第三方的参与，所以Alice必须告诉Bob她已经做出了选择，但是同时又不能告诉Bob她具体出的是什么，Bob同样也是要告诉Alice他已经做出了选择，而又告诉她具体选择是什么。在双方都确认对方做出了选择后，然后各自公布自己的选择，并且可以验证对方公布的结果是不是跟之前告之的一致。

三、数据共享

Alice、Bob和Charlie是同事，他们在使用同一个公司网盘共享文件。现在有一个机密项目只有Alice和Bob在参与，他们希望继续通过公司网盘共享文件，但是同时也不希望Charlie能够看到他们共享的文件中的内容。后来新同事Dave加入到了该机密项目中，又希望Dave能够看到共享的文件内容。

涉及的密码学

1.对称加密

也就是说用明文通过密钥的加密后得到密文，使用同样的密钥就可以把密文解密为明文。常用的对称加密算法是3DES。

2.非对称加密

密钥是有一对（2个，1个叫公钥，1个叫私钥），使用公钥加密的信息，只有对应的私钥才能解密；使用私钥加密的信息，只有对应的公钥才能解密。公钥是可以公开出来的，私钥需要自己保存，不能让其他人知道。目前主要的非对称加密算法有RSA和椭圆曲线加密算法ECC。

3.哈希

哈希算法是一种摘要算法，对于任意长度的输入，都输出相同长度的结果，并且输出结果对输入具有敏感性，也就是说输入只是一个小小的变化，就会引起输出巨大的不同。另外哈希算法还需要扛对撞，也就是说我们不能轻易找到两个不同的输入，使得他们的哈希输出相同。常用的哈希算法有MD5, SHA256 。

4.数字签名

数字签名就是将哈希算法与非对称加密算法结合的一个最好应用。对于一条明文消息M，我们需要对其进行签名，那么首先就是计算该消息的摘要，也就是哈希值，得到H(M)，然后再用我们的私钥对这个哈希值进行加密，结果就是数字签名。任何人拿到消息M和数字签名后，都可以用我们的公钥对数字签名进行解密，将解密结果与消息M的哈希值进行对比，如果相同，就说明M没有被更改，同时该签名也是我们签署的，而不可能是别人伪造的签名。

电子合同的签名方案

1.准备

每个用户都有自己的私钥和公钥，私钥由于私密性，所以需要加密保存，用户只有输入自己设置的口令后才能解密出自己的私钥。而用户的公钥则公开在系统上，所有用户都可访问。

2.加密合同

Alice现在准备好合同文件M，由于隐私的考虑，所以需要对合同文件加密，而这里加密采用的是对称加密算法，密钥是随机生成的，加密后的合同文件为密文M。Alice希望合同的乙方Bob还有就是中介Charlie能够看到这个合同（当然Alice本人也需要能看到合同），所以她将这个随机密钥用各自的公钥进行加密，加密后生成了3个密文：密文A、密文B、密文C。现在Alice就可以将加密后的合同密文M以及密文A、密文B、密文C放到网上。

3.签名合同

Alice不需要对明文的合同M进行签名，她需要的是在密文M上进行签名，也就是说先计算出密文M的哈希值“H(密文M)”，然后用自己的私钥A对该哈希值进行加密，这样就能得到签名A。现在Alice把签名A也放在网上，因为Alice的公钥是公开的，所以任何人都可以用公钥A来解密签名A，从而验证密文M的哈希值是否和解密相同。

4.解密合同

Bob作为合同的乙方，在收到Alice上传并签名的合同后，他首先需要验证合同的签名A是否正确，如果正确则说明该合同确实是Alice签名的，而且没有被篡改过。但是网上存在的合同是密文M，那么Bob该怎么查看合同内容呢？因为Bob有自己的私钥，他可以解锁出解密文件的随机密钥，用这个密钥再去解密加密文件，就能够看到原始文件了。

5.加签合同

接下来Bob需要加签合同，那么他的做法和步骤3签名合同是类似的，只需要用自己的私钥对密文进行签名，然后把签名放到网络上即可。

【上面的文章是我在整理电脑时发现当年写了，没有发布的，现在稍作修改发布出来，希望对大家有所帮助。】