第9章 数字签名与身份认证

签名解密并验证其散列码。
• 特点：
– Y 不能直接验证 X 的签名。 – 双方都需要高度相信 A
• Y 相信 A 已对消息认证，X 不能否认其签名； • X 信任 A 没有暴露 Kax，无人可伪造 签名； • 双方都信任 A 处理争议是公正。
– 问题：
• 报文 M 明文传送给，有可能被窃听。
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基于仲裁的数字签名--对称密钥加密方式
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单向鉴别
• One-Way Authentication。 • 主要用于电子邮件认证等应用。 • 特点：发方和收方无需同时在线。
– 鉴别时收发方不能在线交互。
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基于对称密钥加密的单向鉴别
• 以KDC策略为基础。 • 具体过程：
(1) A → KDC ：IDA‖IDB‖N1 (2) KDC → A ：EKa ( Ks‖IDB‖N1‖EKb ( Ks‖IDA) ) (3) A → B ： EKb ( Ks‖IDA)‖EKs(M) 其中，Ka、Kb分别为A和B与KDC间的共享主密钥，
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报文重放（replay） 攻击
• 攻击过程：
– 窃听。 – 复制或部分复制一个报文。 – 在以后的某个时间重放
• 可以拦截原信息，用重放消息取代； • 可以在一个合法有效的时间窗内重放一个带时间戳的消息。
• 后果
– 扰乱接收者正常的工作。 – 窃取会话密钥，假扮成一个通信方欺骗其他人。
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重放攻击问题的解决方式
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相互鉴别
• 目的：用于通信各方相互之间进行身份认证， 同时交换会话密钥。
• 需要解决的核心问题：
– 密钥交换的机密性和时效性。
• 机密性
– 防止会话密钥被篡改或和泄露； – 用户身份信息和会话密钥都必须以密文形式交换； – 前提：通信各方与事先保存一个密钥（共享或公开

简述身份认证与数字签名的基本原理
身份认证是确保一个实体的身份真实可信的过程，包括身份验证和身份授权。

数字签名是一种用于验证数字文档真实性、完整性和不可抵赖性的方法。

身份认证和数字签名的基本原理如下：
身份认证：
1. 用户提交身份信息：用户向身份认证系统提交个人身份信息，如用户名、密码等。

2. 身份验证：认证系统验证用户提交的身份信息的真实性，如检查用户名和密码是否匹配等。

3. 身份授权：认证系统根据验证结果，授予用户相应的权限或访问权限，如登录系统、访问资源等。

数字签名：
1. 文档生成摘要：文档生成一个唯一的消息摘要，通常使用Hash算法，将文档内容转换为一个固定长度的字符串。

2. 私钥加密：文档的作者使用其私钥对消息摘要进行加密，生成数字签名。

3. 公钥验证：任何人都可以使用作者的公钥对数字签名进行解密，得到文档的消息摘要。

4. 摘要比对：对比解密得到的消息摘要与原始文档生成的摘要是否一致，来验证文档的真实性和完整性。

5. 不可抵赖性：由于私钥是唯一的，其他人无法伪造合法的数字签名，作者无法抵赖签署的行为。

综上所述，身份认证通过验证用户提交的身份信息来确认其身
份，而数字签名则通过对文档进行加密和解密来验证文档的真实性和完整性，以及作者的不可抵赖性。

身份认证与数字签名1. 引言在当今数字化的时代，随着各种互联网应用的普及和发展，人们之间信息交流的安全性和可信度成为了至关重要的问题。

身份认证和数字签名作为两个基本的安全机制，被广泛应用于数据传输和网络安全领域。

本文将从基本概念和原理、应用场景以及技术方法等方面来介绍身份认证和数字签名的相关内容。

2. 身份认证2.1 概念与定义身份认证，即确认一个实体（如用户、设备或系统）的真实身份的过程。

通常情况下，身份认证应该具备以下三个要素：•唯一性：每个实体都应该有一个唯一的标识符，以便区分其他实体。

•可验证性：身份信息应该能够被验证的机制，以确保身份信息的真实性。

•不可伪造性：为确保身份信息的准确性和完整性，应该有防止伪造和篡改的机制。

2.2 身份认证的应用场景•用户认证：在各种在线服务中，用户需要进行身份认证才能使用其提供的功能。

例如，通过用户名和密码登录到网上银行账户。

•设备认证：在物联网应用中，设备需要进行身份认证才能与其他设备进行通讯。

例如，只有合法的智能家居设备才能连接到家庭网络。

•系统认证：在企业内部网络中，各个系统相互通讯需要进行身份认证。

例如，只有特定的服务器才能访问数据库。

2.3 身份认证的技术方法•用户名和密码：是最常见的身份认证方法，用户通过输入正确的用户名和密码进行身份验证。

•生物特征识别：如指纹、虹膜、面部识别等，利用个体的生物特征进行身份认证。

•智能卡：通过持有独特的智能卡进行身份认证，例如门禁系统中的刷卡认证。

•单点登录：用户只需进行一次身份认证，在整个系统中都能被认可，例如使用社交账号登录其他应用。

3. 数字签名3.1 概念与定义数字签名是一种保证数据完整性和认证性的技术，它使用数字密钥对数据进行加密，以确保数据的真实性和不可篡改性。

数字签名通常包含以下三个步骤：•签名生成：使用私钥对待签名的数据进行加密，生成签名。

•签名验证：使用公钥对接收到的签名进行解密，并与原始数据进行比对，验证签名的真实性。

数字证书的标准
数字证书是一个经证书授权中心数字签名的 包含公钥拥有者信息及公开密钥的文件。最简单的 证书包含一个公开密钥、名称以及证书授权中心的 数字签名。一般情况下证书还包括密钥的有效时间、 发证机关（证书授权中心）的名称、该证书的序列 号等信息，证书的格式遵循ITUT X .509国际标准。
数字证书的使用
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E1Gamal体制，它是基于求解有限域上的乘法
群的离散对数问题的困难性。
椭圆曲线密码体制是一种基于代数曲线的公钥密 码机制，以其良好的安全性，曲线选取范围广，在同 等长度的密钥下具有比RSA体制更快的加、解密速度及 更高的密码强度而备受青睐。
RSA公钥签名技术
RSA方法的加密和解密算法互为逆变换，所以可 以用于数字签名系统。假定用户的公钥是（nA，eA）， 秘密钥是dA，加密和解密变换分别为EA和DA，则A发 送的签名后的消息是：
数字签名技术 带加密的数字签名 RSA公钥签名技术 数字签名的应用
数字签名技术
数字签名技术是公开密钥加密技术和报文 分解函数相结合的产物。与加密不同，数字签 名的目的是为了保证信息的完整性和真实性。 数字签名必须保证以下三点：
1 接受者能够核实发送者对消息的签名。 2 发送者事后不能抵赖对消息的签名。 3 接受者不能伪造对消息的签名。
3. 证书的撤销 4. 证书的鉴别过程 1 单向鉴别。 2 双向鉴别。 3 三向鉴别。 在三向鉴别中，包括一个最后从A到B的报文，它含有一个现时B的签名 备份。这样设计的目的是无须检查时间戳，因为两个现时均由另一端返 回，每一端可以检查返回的现时来探测重放攻击。当没有同步时钟时， 需要使用这种方法。
CA机构应包括两大部门：
一是审核授权部门（Registry Authority，RA）， 作为电子商务交易中受信任的第三方，承担公钥体系 中公钥的合法性检验的责任。