报文完整性与数字签名

一 什么是报文完整性？

也称为报文/消息认证（或报文鉴别），具体为：

• 证明报文确实来自声称的发送方
• 验证报文在传输过程中没有被篡改
• 预防报文的时间、顺序被篡改
• 预防报文持有期被修改
• 预防抵赖
  • 发送方
  • 接收方

密码散列函数-H(m)

• 散列算法公开
• H(m)能够快速jisuan
• 对任意长度报文进行多对一映射，均产生定长输出
• 对任意报文无法预知其散列值
• 不同报文不能产生相同的散列值
• 单向性：
  • 无法根据散列值推测出报文
    • 对于给定的散列值h。无法计算找到满足h=H(m)的报文m
• 抗弱碰撞性
  • 对于给定报文x，不可能再找到y且y不等于x，使得H(x)=H(y)
• 抗强碰撞性
  • 不可能找到任意2个不同报文x和y，y不等于x ，使得H(x)=H(y)

internet校验和（checksum）

internet校验和具备散列函数的某些属性，

• 多对一映射
• 对于任意的报文，产生固定长度额散列值（16bit校验和）

----但是 -----

对于给定报文及其散列值，可以找到另一个具有相同散列值的不同报文。

散列函数算法

1. MD5：被广泛使用的散列函数，但是安全性较差。
2. SHA-1：

报文摘要

• 报文摘要可以作为报文的“数字指纹”来使用。

报文认证（完整性）

简单方案：

报文+报文摘要 ，得到扩展报文H(m) 。过程如下：

• 相等，则证明没有被修改。

存在缺陷：

真的来自声称的发送方？
 

改进：
报文认证码MAC

报文m+认证密钥s+密码散列函数H--->扩展报文（m，H(m+s)），过程如下：

• 相等，则证明发送报文的确实是声称的发送方。

存在缺陷：报文完整性可能被修改。

解决：数字签名

数字签名

如何解决报文完整性相关问题？如：

1. 否认：发送方不承认自己发送过某个报文
2. 伪造：接收方自己伪造一份报文
3. 冒充：某个用户冒充另一个用户对报文进行接收和发送
4. 篡改：接收方对收到的报文进行修改

数字签名概述

• 实现安全电子交易的核心技术之一
• 可验证性
• 不可伪造性
•  不可抵赖性

对报文m的简单数字签名：

• 报文加密技术是数字签名的基础。
• 缺点：大 ，签名和报文需要一同发送给接收方。

解决：报文摘要技术

报文摘要技术