密码技术－实现数字信封和数字签名

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数字信封是公钥密码体制在实际中的一个应用，是用加密技术来保证只有规定的特定收信人才能阅读通信的内容。

　　在数字信封中，信息发送方采用对称密钥来加密信息内容，然后将此对称密钥用接收方的公开密钥来加密（这部分称数字信封）之后，将它和加密后的信息一起发送给接收方，接收方先用相应的私有密钥打开数字信封，得到对称密钥，然后使用对称密钥解开加密信息。这种技术的安全性相当高。数字信封主要包括数字信封打包和数字信封拆解，数字信封打包是使用对方的公钥将加密密钥进行加密的过程，只有对方的私钥才能将加密后的数据(通信密钥)还原；数字信封拆解是使用私钥将加密过的数据解密的过程。

对称加密和非对称加密各有千秋。对称加密实现简单，加解密速度快，非对称加密算法牢固，容易实现数字签名，但是加解密速度稍慢，所以一般情况下，将对称加密和非对称加密结合起来应用，就可以达到良好的加密效果。典型的应用之一就是电子信封。

1、我们先引入几个符号和一个概念

M 明文信息 C 密文信息 E 加密算法  D 解密算法  Ke 公钥  Kd 私钥

H 散列串 SIGN 签名

然后再介绍一个叫做MD（message digest）消息摘要的东西

消息摘要就是通过单向散列函数（Hash函数）将信息运算为一个固定长度的散列串，不管你的文件长度是多少，经过hash函数的运算生成的散列串的长度一定是固定的大小，比如著名的md5，生成的就是128位的串。

消息摘要有什么用呢，它可以实现对文件的签名，由于不同的文件hash后得到的散列串是不一样的，所以可以用来判断文件是否被改动，比如病毒修改了某个文件，这个文件的大小虽然没有变，但是hash函数计算出来的散列串肯定是不一样的。

2、对数据进行加密，然后发送

第一步，先用设备生成一个对称密钥，然后将这个密钥用B的公钥Ke进行加密，生成密钥包Ek。

第二步，对文件用hash函数计算出H=hash(M).然后再加上时间戳t，使用B的公钥ke进行加密，生成签名SIGN。这里加上时间戳的目的是为了防止重放攻击，就是如果窃听方对窃听到的信息进行了重放，但是时间不对，我们就可以觉察到信息传送是否出现了问题。

第三步、将数字签名SIGN和文件用对称密钥进行加密，生成密文数据C。

最后，将第一步产生的密钥包Ek和密文C发送给B。

3、解密的过程

第一步，B用自己的私钥Kd解密收到的密钥包Ek，得到A使用的对称加密密钥。

第二步，用对称密钥对收到的密文C进行解密。

第三步，用hash函数计算文件的散列串，得到H1。

第四步，用私钥解密签名SIGN，得到H和时间戳。

最后，用H和H1对比，如果两者相等，则说明文件在传递的过程中没有被更改，如果时间戳标记的也正确的话，那么此次信息安全传递完成。

五、实现不可抵赖的数字签名

1、A用它自己的私钥加密信息M得到C1，然后用B的公钥加密信息C2，发送给B。

2、B收到信息后，用它的私钥解密，得到C1这样实现了第一个功能，就是确保信息只能被B正确解读，因为别人没有B的私钥，所以只有B能解密该信息。

3、得到C1后，再用A的公钥解密，得到明文信息M。这里实现了数字签名的第二个功能，因为只有使用A的公钥才能解密这个信息（C1是使用A的私钥加密 的），这样就保证了A的不可抵赖，就是说，这个信息一定是A发出的。因为用A的公钥对信息成功的进行了解密。

所以，使用非对称算法，可以成功的实现数字签名。对成算法和非对称算法结合起来应用，就可以实现文件的安全传递。

  

数字信封是公钥密码体制在实际中的一个应用，是用加密技术来保证只有规定的特定收信人才能阅读通信的内容。

　　在数字信封中，信息发送方采用对称密钥来加密信息内容，然后将此对称密钥用接收方的公开密钥来加密（这部分称数字信封）之后，将它和加密后的信息一起发送给接收方，接收方先用相应的私有密钥打开数字信封，得到对称密钥，然后使用对称密钥解开加密信息。这种技术的安全性相当高。数字信封主要包括数字信封打包和数字信封拆解，数字信封打包是使用对方的公钥将加密密钥进行加密的过程，只有对方的私钥才能将加密后的数据(通信密钥)还原；数字信封拆解是使用私钥将加密过的数据解密的过程。