消息摘要和數(shù)字簽名

消息摘要和數(shù)字簽名主講人：裴士輝e_mail:shihui_pei@sina.電話息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!消息摘要和hash函數(shù)消息摘要單向散列函數(shù)安全散列標(biāo)準(zhǔn)SHS其他的單向散列函數(shù)消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!消息摘要對(duì)任意長(zhǎng)度的明文m，經(jīng)由哈希函數(shù)(雜湊函數(shù))h產(chǎn)生固定長(zhǎng)度的哈希值h(m)，用來(lái)對(duì)明文作鑒別(authentication)或數(shù)字簽名(digitalsignature)。哈希函數(shù)值是對(duì)明文的一種“指紋”(fingerprint)或是摘要(digest)。對(duì)哈希函數(shù)值的數(shù)字簽名，就是對(duì)此明文的數(shù)字簽名，可以用來(lái)提高數(shù)字簽名的效率。消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!單向散列函數(shù)

x=h(m)

使用在數(shù)字簽名上的哈希函數(shù)必須滿足：對(duì)任意長(zhǎng)度的明文m，產(chǎn)生固定長(zhǎng)度的哈希值h(m)；對(duì)任意的明文m，哈希函數(shù)值h(m)可由硬件或軟件容易得到；對(duì)任意哈希函數(shù)值x，要找到一個(gè)明文m與之對(duì)應(yīng)，即x

=h(m)，在計(jì)算上不可行；對(duì)一個(gè)明文m1，要找到另一個(gè)不同的明文m2，使之具有相同的哈希值,即h(m1)=h(m2)，在計(jì)算上不可行；要找到任意一對(duì)不同的明文(m1,m2)，具有相同的哈希值，即h(m1)=h(m2)，在計(jì)算上不可行。消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!SHA的運(yùn)算過(guò)程將消息填充為512位的整數(shù)倍5個(gè)32位中間變量abcde,起初值為常數(shù)對(duì)5個(gè)32位的寄存器A、B、C、D、E,進(jìn)行運(yùn)算

ABCDE的初值為0對(duì)每一個(gè)512位的消息進(jìn)行如下處理：將中間變量abcde賦給ABCDE；進(jìn)行主循環(huán)四輪，每輪20次

a=a+A,b=b+B,c=c+C,d=d+D,e=e+e最后輸出為abcde的級(jí)聯(lián)消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!Ei-1Di-1Ci-1Bi-1Ai-1EiDiCiBiAi非線性函數(shù)f<<<30<<<5

FtWt

Kt消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!Kt:常數(shù)Kt=0x5a8279990<=t<20Kt=0x6ed9eda120<=t<40Kt=0x8f1bbcdc40<=t<60Kt=0xca62c1d660<=t<80消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!其他的單向散列函數(shù)RIPEMD-160歐洲RIPE項(xiàng)目的結(jié)果RIPEMD為128位更新后成為RIPEMD-160

基礎(chǔ)是MD5MD5RonRivest于1990年提出MD41992年,MD5(RFC1321)developedbyRonRivestatMITMD5把數(shù)據(jù)分成512-bit塊MD5的hash值是128-bit在最近數(shù)年之前,MD5是最主要的hash算法現(xiàn)行美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)SHA-1以MD5的前身MD4為基礎(chǔ)消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!王小云對(duì)MD5的攻擊目的：尋找如下條件的消息：(a,b,c,d)=MD5(a0,b0,c0,d0,M0),(a’,b’,c’,d’)=MD5(a0,b0,c0,d0,M0’),MD5(a,b,c,d,M1)=MD5(a’,b’,c’,d’,M1’)2005年的攻擊結(jié)果找到(M0,M0’)需要239

次MD5操作,IBMP690上需要時(shí)間15分到1小時(shí)找到(M1,M1’)需要232

次MD5操作,IBMP690上需要時(shí)間5分到15分消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!TheStoryofAliceandherBossAlice'sViewBeinganintern,Alicedoesnothaveanyaccesstosecretdocuments.Notenoughforher......trickyAlicedecidestofoolCaesar.BecauseCaesarisstillrelyingonthewidelyusedMD5hashfunction,sheimplementstheattackfromWangandYu[HowtobreakMD5andotherhashfunctions.Eurocrypt2005]tofindMD5collisions.Whenshereceivesherletterofremendation(onpaper),shepreparestwopostscriptfileswiththesameMD5hash:Onetodisplaytheletterofremendation,andasecondone,anorderfromCaesartograntAlicesomekindofasecurityclearance.消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!數(shù)字簽名數(shù)字簽名是手寫(xiě)簽名的數(shù)字相似物。消息的數(shù)字簽名其實(shí)是一個(gè)數(shù)值，它依賴于只有簽名者知道的某個(gè)秘密數(shù)和待簽的消息內(nèi)容。數(shù)字簽名應(yīng)具有如下性質(zhì)能夠驗(yàn)證簽字產(chǎn)生者的身份，以及產(chǎn)生簽字的日期和時(shí)間。能用于證實(shí)被簽消息的內(nèi)容。數(shù)字簽字可由第三方驗(yàn)證，從而能夠解決通信雙方的爭(zhēng)議。數(shù)字證書(shū)的用途包括認(rèn)證、數(shù)據(jù)完整性和不可抵賴性。而它最重要的一個(gè)應(yīng)用是數(shù)字證書(shū)。消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!數(shù)字簽名法我國(guó)的立法從2002年開(kāi)始的，形成了《中華人民共和國(guó)電子簽名法(草案)》。2004年8月28日中華人民共和國(guó)第十屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十一次會(huì)議通過(guò)了《中華人民共和國(guó)電子簽名法》2005年4月1日起施行。消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!Hash()驗(yàn)證算法消息FromAlice數(shù)字簽名FromAlice消息摘要Alice公鑰消息摘要?=用RSA算法進(jìn)行身份驗(yàn)證消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!DSA的參數(shù)參數(shù)

p:512位到1024位的素?cái)?shù)（可有一組用戶共享）

q:160位長(zhǎng)，p-1的素因子(可有一組用戶共享)

g=h(p-1)/qmodp,其中h是一整數(shù),1<h<(p-1)公開(kāi)密鑰

y=gx

modp（一個(gè)p位的數(shù)）私人密鑰：

x<q(一個(gè)160位的數(shù))消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!小參數(shù)DSA舉例參數(shù)

p:124540019q:17389

h=110217528

g=h(p-1)/qmodp=10083255私人密鑰：

x<q12496

公開(kāi)密鑰

y=gx

modp=119956265消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!數(shù)字證書(shū)數(shù)字證書(shū)是由第三方提供的一種確保該公鑰是由主體所擁有的一種方式。是綁定共鑰和主體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通常第三方稱為CA(證書(shū)授權(quán)機(jī)構(gòu))

CA(CertificationAuthorities)消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!X.509v1證書(shū)的組成版本序列號(hào)簽名算法標(biāo)識(shí)發(fā)布者名稱有效期主體名稱主體的X.500命名標(biāo)準(zhǔn)主體的公鑰簽名消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!簽名算法驗(yàn)證信息(主體公鑰)證書(shū)證書(shū)機(jī)構(gòu)私鑰數(shù)字證書(shū)的簽發(fā)消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!數(shù)字證書(shū)的創(chuàng)建利用J2SDK提供的keytool工具進(jìn)行創(chuàng)建1.創(chuàng)建批處理文件keytool-genkey-dname"CN=認(rèn)證中心,OU=計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,O=吉林大學(xué),L=長(zhǎng)春,ST=吉林省,C=CN"-aliaslf-keyalgRSA-keysize1024-keystorelfkeystore-keypassififif-storepasscacaca-validity35002.在dos下執(zhí)行該批處理文件消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!輸入keystore密碼：cacaca別名名稱：lf創(chuàng)建日期：2004-9-6輸入類(lèi)型：KeyEntry認(rèn)證鏈長(zhǎng)度：1認(rèn)證[1]:Owner:CN=認(rèn)證中心,OU=計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,O=吉林大學(xué),L=長(zhǎng)春,ST=吉林省,C=CN

發(fā)照者：CN=認(rèn)證中心,OU=計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,O=吉林大學(xué),L=長(zhǎng)春,ST=吉林省,C=CN序號(hào)：413c68e0有效期間：MonSep0621:40:48CST2004至：MonApr0721:40:48CST2014認(rèn)證指紋：

MD5：37:B7:1C:76:A7:72:37:1B:38:7C:54:FE:25:EE:32:E1SHA1：96:FF:EF:29:02:73:52:CC:9D:DF:1B:77:BF:7B:EF:98:5B:08:E0:0B消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!用java程序顯示證書(shū)的指定信息

ShowCerInfo.java獲取證書(shū)顯示證書(shū)的內(nèi)容消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!數(shù)字證書(shū)的簽發(fā)

任何人都可以很方便地創(chuàng)建數(shù)字證書(shū)，要確保其內(nèi)容的真實(shí)性，必須經(jīng)過(guò)權(quán)威部門(mén)的檢查。數(shù)字證書(shū)的簽發(fā)是指：CA檢查別人的數(shù)字證書(shū)，確定可靠后使用自己的私鑰為證書(shū)簽名。用戶收到證書(shū)后，用相應(yīng)CA的公鑰進(jìn)行檢驗(yàn)，若檢驗(yàn)通過(guò)，說(shuō)明證書(shū)是可靠的。消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!建立被簽發(fā)的用戶的數(shù)字證書(shū)

keytool-genkey-dname"CN=劉大有,OU=計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,O=吉林大學(xué),L=長(zhǎng)春,ST=吉林省,C=CN"-aliasldy-keyalgRSA-keysize1024-keystorelfkeystore-keypassldyldy-storepasscacaca-validity3500消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!執(zhí)行SignCert.java文件

用CA的私鑰對(duì)用戶的證書(shū)進(jìn)行簽名消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!驗(yàn)證已簽名的證書(shū)使用Ca的公鑰驗(yàn)證已簽名的證書(shū)編譯并運(yùn)行程序CheckCertSign.java消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!安全散列標(biāo)準(zhǔn)SHS1995由美國(guó)NIST提出，SHS(SecureHashStandard)，算法為SHA。要求輸入小于264位，輸出為160位(5個(gè)寄存器，A,B,C,D,E)。將明文分成若干512位的定長(zhǎng)塊，每一塊與當(dāng)前的信息摘要值結(jié)合，產(chǎn)生信息摘要的下一個(gè)中間結(jié)果，直到處理完畢。消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!a,b,c,d,e的初值a=0x67452301b=0xefcdab89c=0x98badcfed=0x10325476e=0xc3d2e1f0消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!非線性函數(shù)FFt(x,y,z)=(x&y)|（~x&z）0<=t<20Ft(x,y,z)=x^y^z20<=t<40Ft(x,y,z)=(x^y)|（x^z）|(y^z)40<=t<60Ft(x,y,z)=x^y^z60<=t<80消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!Wt:消息的變形消息：512bit,16個(gè)32bit字

M0~M15Wt:32bit字0<=t<=15Wt=Mt16<=t<=79Wt=(Wt-3^Wt-8^Wt-14^Wt-16)<<<1消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!王小云對(duì)MD5的攻擊方法：差分攻擊模整數(shù)減法異或運(yùn)算消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!TheStoryofAliceandherBossCaesar'sViewAtthedayAliceissupposedtoleave,CaesarwritesaletterofremendationforAlice--onpaper.Thesameday,sheasksCaesartodigitallysigntheletter.Forhisconvenienceshepresentsanelectroniccopyofthedocument.Caesaropensthedocument--itlooksexactlyliketheoriginaldocument.Sohesignsthedocument.Monthslater,CaesardiscoversthattherehasbeenabreachofsecrecywithhisFrenchaffairfiles.Willheeverfindoutwhotrickedhimandhow?消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!TheStoryofAliceandherBossa25f7f0b29ee0b3968c860738533a4b9消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!數(shù)字簽名法美國(guó)的猶他州于1995年頒布的《數(shù)字簽名法》是全世界范圍內(nèi)部全面規(guī)范電子簽名的法律。美國(guó)2000年開(kāi)始實(shí)行《數(shù)字簽名法》，數(shù)字簽名法具有法律效率。美國(guó)目前已經(jīng)建立了覆蓋全國(guó)的PKI網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)邦、州和大型企業(yè)之間的PKI實(shí)現(xiàn)了橋接。歐洲各國(guó)已經(jīng)建立了自己的PKI。2001年歐盟建立了橋接的CA，2002年歐盟開(kāi)始實(shí)行《數(shù)字簽名法》。亞洲范圍內(nèi)的日本、韓國(guó)和新加坡在PKI建設(shè)方面起步較早，這3個(gè)國(guó)家目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了交叉認(rèn)證。消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!Hash()簽名算法消息ToBob數(shù)字簽名ToBob消息摘要Alice私鑰發(fā)送方：Alice用RSA算法進(jìn)行數(shù)字簽名消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)公布于1994年5月19日的聯(lián)邦記錄上，并于1994年12月1日采納為標(biāo)準(zhǔn)DSSDSS為EIGamal簽名方案的改進(jìn)。消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!DSA的簽名和驗(yàn)證簽名

k:選取小于q的隨機(jī)數(shù)

r(簽名)=(gkmodp)modq

s(簽名)=(k-1(H(m)+xr))modq驗(yàn)證

w=s-1modqu1=(H(m)×w)modqu2=(rw)modqv=((gu1×yu2)modp)modq如果v=r,則簽名被驗(yàn)證消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!小參數(shù)DSA舉例：DSA的簽名和驗(yàn)證簽名m=5246H(m)=m

k:選取小于q的隨機(jī)數(shù)9557

r(簽名)=(gkmodp)modq=34

s(簽名)=(k-1(H(m)+xr))modq=13049驗(yàn)證

w=s-1modq=1799u1=(H(m)×w)modq=12716u2=(rw)modq=8999v=((gu1×yu2)modp)modq=34如果v=r,則簽名被驗(yàn)證消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!X.509證書(shū)X.509是一個(gè)廣泛應(yīng)用的數(shù)字證書(shū)標(biāo)準(zhǔn)。它有三個(gè)版本：V1:1988年發(fā)布，得到了廣泛使用；V2:引入了主體和發(fā)布者唯一標(biāo)識(shí)的概念；V3:1996年發(fā)布，支持?jǐn)U展的概念，這使得任何人可定義一個(gè)擴(kuò)展并將其包含在證書(shū)中消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!主體的X.500命名標(biāo)準(zhǔn)CN普通名字OU機(jī)構(gòu)單位O機(jī)構(gòu)L機(jī)構(gòu)的位置（城市）ST機(jī)構(gòu)所在的州C國(guó)家消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!Hash()驗(yàn)證算法證書(shū)信息證書(shū)中的簽名消息摘要CA的公鑰消息摘要?=數(shù)字證書(shū)的驗(yàn)證消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!數(shù)字證書(shū)的顯示

keytool-list-v-keystorelfkeystore-aliaslf消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!將數(shù)字證書(shū)導(dǎo)出到文件

keytool-export-aliaslf-filelf.cer-keystorelfkeystore-storepasscacaca消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!版本號(hào)1序列號(hào)413c68e0全名

CN=認(rèn)證中心,OU=計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,O=吉林大學(xué),L=長(zhǎng)春,ST=吉林省,C=CN簽發(fā)者全名CN=認(rèn)證中心,OU=計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,O=吉林大學(xué),L=長(zhǎng)春,ST=吉林省,C=CN截至日

MonApr0721:40:48CST2014有效期起始日

MonSep0621:40:48CST2004有效期簽名算法

MD5withRSA簽名

61e7392226cf10b61bd4a834aac5b4d5ecce2e38eea813b4d08a59a9ffdb274382488264c187fa923b88c566d40de6df05cd456a313f30948747dbb40814522aea21fea030dbe553a43c29fdf35647c2daa47e23157c9678f2c4cdc7d3e88e1a9c3aeb9132d3b28a92eeee0da0dcfa0ef1e8570c8ddf95c776be8482c079c9a1公鑰

48,-127,-97,48,13,6,9,42,-122,72,-122,-9,13,1,1,1,5,0,3,-127,-115,0,48,-127,-119,2,-127,-127,0,-76,-91,-91,84,-102,-39,92,118,87,-12,57,-66,118,-46,-74,-115,-11,-97,29,27,82,-16,-75,89,52,-4,123,-9,30,114,-99,-66,37,107,-56,-104,36,20,13,-121,35,-66,1,102,43,-90,-117,-30,-55,-49,-27,-66,-18,-114,26,-28,0,105,-8,83,31,-89,-37,13,-2,25,-91,106,47,-107,-51,-48,30,41,30,-41,115,-50,102,11,-93,117,64,21,40,125,-80,83,50,24,61,-63,63,-116,61,-92,113,-10,33,77,-49,42,85,-2,21,100,5,-62,-22,-77,73,3,4,-96,-102,93,-94,-119,-108,65,-76,121,61,-99,98,-99,-2,-5,2,3,1,0,1,消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!確定CA的權(quán)威性——安裝Ca的證書(shū)把證書(shū)文件lf.cer安裝在用戶的機(jī)器中

消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!消息摘要和數(shù)字簽名共57頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!數(shù)字證書(shū)的簽發(fā)建立被簽發(fā)的用戶的數(shù)字證書(shū)

將數(shù)字證書(shū)導(dǎo)出到文件

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Subject:CN=劉