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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Computer Network School of Computer Science&Technology Ludong University Xu Bang-Hai bhxu,第十九讲 数据的完整性保护,一、信息摘录技术,二、数字签名技术,三、小结,一、信息摘录技术,1认证的基本概念,保密,和,认证,是信息系统安全的两个重要方面，但它们是两个不同属性问题：认证不能自动提供保密性，而保密性也不能自然地提供认证功能！,认证（Authentication）的主要目的有二：,（1）验证信息的发送者是真的，实体认证；,（2）验证信息的完整性，消息认证。,信息摘录,和,数字签名,是实现认证基本技术。,信息摘录(message digests)是单向的散列函数，它以定长的信息为输入，把其压缩成一个定长的值输出。,2信息摘录技术,信息摘录(message digests)是单向的散列函数，它以定长的信息为输入，把其压缩成一个定长的值输出。,信息摘录赋予信息唯一的指纹！,输入的信息改变，则输出的摘录也会相应变化！,山东大学王小云教授成功破译MD5！,3安全HUSH算法SHA-1,SHA-1是一个具有512位输入和160位输出的迭代Hash函数。,在SHA-1中，所有直接参与计算的数据单元均为32位,除按位与()、或()、非()、异或()、循环左移()和循环右移()操作外，,涉及到的加法(+)均为模2,32,整数加法。,3安全HUSH算法SHA-1,SHA-1中的几个主要计算和定义如下：,（1）将明文x填充为512位的整数倍,填充方法：,先在明文x的末尾添加一个1，,然后填充若干个0使整个明文的总长度刚好为512位的倍数减64位，,最后填充64位用于表示明文x的原始长度。,如果用|x|代表明文x的长度，且|x|2,64,-1，则所填充0的个数d为：,d=(447-|x|)mod 512。,（2）用于Hash迭代计算的初始值,SHA-1中有5个用于迭代计算的寄存器A、B、C、D、E，其初始值分别为：,A(h0)=0 x67 45 23 01,B(h1)=0 xef cd ab 89,C(h2)=0 x98 ba dc fe,D(h3)=0 x10 32 54 76,E(h4)=0 xc3 d2 e1 f0,（5）SHA-1的主迭代过程,SHA-1的迭代次数就是明文的分组数n，,对于每一512位分组mi（设mi=w0w1w15）需要如下迭代计算过程：,依次计算w,t,(t=16,17,79),w,t,=(w,t-3,w,t-8,w,t-14,w,t-16,)1；,向寄存器A、B、C、D、E赋值,A=h0;B=h1;C=h2;D=h3;E=h4,完成一次Hash运算过程,对于t从0到79，重复下列计算操作：,temp=(A5)+f,t,(B,C,D)+E+w,t,+K,t,;,E=D;D=C;C=B30;B=A;,A=temp;,+,+,+,+,+,f,t,A5,w,t,K,t,30,E,D,C,B,A,E,D,C,B,A,产生本次Hash运算结果,h0=h0+A;,h1=h1+B;,h2=h2+C;,h3=h3+D;,h4=h4+E;,依次选择明文x的n个512位分组，重复上述步的计算，,最后得到的一组（h0,h1,h2,h3,h4）就是明文x的160位的指纹信息y，即：,y=SHA-1(x)。,二、数字签名技术,1一般概念,在人们的工作和生活中，许多事物的处理需要当事者签名。,签名起到确认、核准、生效和负责任等多种作用。,签名是证明当事者的身份和数据真实性的一种信息。,签名可以用不同的形式来表示。,二、数字签名技术,1一般概念,在传统的以书面文件为基础的事物处理中，采用书面签名的形式：,手签、印章、手印等,书面签名得到司法部门的支持。,在以计算机文件为基础的现代事务处理中，应采用电子形式的签名，即,数字签名,（Digital Signature）。,数字签名已得到一些国家的法律支持。,二、数字签名技术,1一般概念,一种完善的签名应满足以下三个条件：,签名者事后不能抵赖自己的签名；,任何其他人不能伪造签名；,如果当事的双方关于签名的真伪发生争执，能够在公正的仲裁者面前通过验证签名来确认其真伪。,二、数字签名技术,1一般概念,数字签名基于密码技术，其形式是多种多样的：,通用签名、仲裁签名、不可否认签名、盲签名、群签名、门限签名等。,1994,年月美国政府正式颁布了美国数字签名标准,DSS,（,Digital Signature Standard,）。,1995,年我国也制定了自己的数字签名标准（,GB15851,1995,）。,2004,年我国颁布,中华人民共和国电子签名法,。,二、数字签名技术,数字签名概念总结：,1）数字签名是签名方对信息内容,完整性,的一种承诺，它所保护的信息内容可能会被破坏，但不会被欺骗。,2）签名的目的是使信息的收方能够对公正的第三方证明其报文内容是真实的，而且是由,指定,的放送方发送方发出的。,3）签名的作用是使系统具有了无否认的能力。,4）对于通信双方，数字签名的基本形式是这个信息基于某种特定的附加信息的,信息摘录,。,5）利用对称密码技术的数字签名,K,A,K,B,K,C,仲裁者T,K,C,K,A,K,B,用户A,用户C,用户B,5）利用公钥密码技术的数字签名,K,A,d,K,A,e,用户A,用户B,2数字签名标准概述,1）起源：,数字签名标准（Digital Signature Standard-DSS）是美国NIST于1991年8月建议的一种基于非对称加密体制的数据签名实现方法，它有利于签名者的计算，而签名的验证者计算能力要强。,2）DSS的安全性表现在：,（1）对报文的签名不会引起密钥的泄露；,（2）若不知道系统的私钥S，无人能够对给定的报文产生签名；,（3）无人能够产生匹配给定签名的报文；,（4）无人能够修改报文而还使原来的签名依然有效。,1）选择p和q(公开信息),q是160位的素数，p是512位的素数，且有p=kq+1。,2）产生g（公开信息）,寻找整数g（不能为1），使g=h,(p-1)/q,mod p,3数字签名标准算法DSA,3）选择长期使用的公开/隐蔽密钥对,（1）随机选取Sq;,（2）令 T=g,S,mod p,4）选择每个报文使用的公开/隐蔽密钥对,（1）随机选取Smq;,（2）令 Tm=(g,Sm,mod p)mod q);,（3）顺便计算Sm,-1,mod q,5）计算报文的信息摘录dm(160bit)（SHA-1）,6）计算报文的签名 X=Sm,-1,(dm+STm)mod q,7）向接收方传送报文,m，Tm和签名X,8）用如下步骤验证签名：,（1）计算模q下的逆元 X,-1,;,（2）计算dm;,（3）计算 x=dm X,-1,mod q;,（4）计算 y=Tm X,-1,mod q;,（5）计算 z=(g,x,*T,y,mod p)mod q;,（6）若 z=Tm，则签名得到确认。,因为，若令v=(dm+STm)mod q，有,X,-1,=(Sm,-1,(dm+STm),-1,=Sm(dm+STm),-1,=Sm*v,-1,modq,x=dm X,-1,=dm Sm*v,-1,modq,y=Tm X,-1,mod q=Tm Sm*v,-1,modq,z=g,x,*T,y,=,g,dm Sm/v,*T,Tm Sm/v,=,g,dm Sm/v,*g,S,Tm Sm/v,=,g(,dm+STm)Sm/v,=g,Sm,=Tm mod p modq,在DSS方法下，签名方知道S和T，验证者只知道T。每次签名时动态地产生Sm和Tm，并将Tm通知验证方。,安全性：据Rivest估计，若有2500万美元经费和一年左右的时间，一个有经验的破译者有可能攻破DSS！,代理签名是指签名的原始发起者将签名权力委托给代理实施签名。,代理签名密钥（，）,代理无保护方式：,4代理签名（P-H方法）,原始签名者A,签名代理B,需要加密传送！,原始签名者A,签名代理B,代理保护方式：,目的是对A隐藏,（1）尽管在A提供的信息中有代理B的标识信息，但可以认为是A的一厢情愿，由于没有B的签名信息，例如B的私钥信息，因此B仍然可以,否认自己的签名动作,。,（2）如果B将生成的代理签名密钥向CA注册为自己的密钥对，则可以将自己的签名行为转嫁为受A的委托。从而将相应的责任也转嫁给A，,构成B的滥用,。,（3）类似的，A可以代行B的动作，全部使用自己的密钥自行完成签名代理密钥的生成，然后向CA注册为自己的密钥对，则也可以将自己的签名行为转嫁为B的行为，并进行责任转移，从而构成,A的滥用,。,P-H方法的安全问题,保证书是内嵌到密钥证书中的一段明文，明确规定了委托代理密钥的使用范围，使得任何对委托代理签名密钥的滥用都成为签名代理B的责任。代理签名是指签名的原始发起者将签名权力委托给代理实施签名。,带保证书的部分委托代理签名（K-P-W方法）,原始签名者A,签名代理B,性质：,（1）只要群成员才能签名；,（2）验证者可确认签名来自这个组，即用群公钥验证签名；,（3）验证者不能确认具体的签名者标识；,（4）当有争议时，签名者的标识可由群管理员打开；,（5）群管理员不能代替群成员签名。,原理：群管理员M为n个群成员每人产生m个各不相同的公/私钥对，形成每个群成员的密钥池。,5群签名,本质：在无签名者合作条件下不可能验证签名，从而可以防止复制或散布他所签名文件的可能性。,在签名者合作下才能验证签名，这给签名者一种机会，在不利于他时他拒绝合作以达到否认他曾签署的文件，所以需要加入否认协议。,1.参数,p（等于2q+1的大素数），q（大素数），,6不可否认签名,公钥,为签名用户私钥,2.签名过程,3.验证过程,（1）接收签名用户选择随机数e1，e2,计算下式并发生给签名者,（2）签名者计算下式并送给接收签名用户,（3）当且仅当,接收签名者认可S是一个合法签名。,证明：,由（2）有,三、小结,（1）信息摘录技术-SHA,（2）数字签名技术-DSS,
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