计算机网络之网络安全基础－消息完整性与数字签名

1. 消息完整性检测方法

消息完整性&＃xff08; 报文认证&＃xff09; 的目标&＃xff1a;

1. 证明报文确实来自声称的发送方&＃xff1b;

2. 验证报文在传输过程中没有被篡改&＃xff1b;

3. 预防报文的时间、 顺序被篡改&＃xff1b;

4. 预防报文持有期被篡改&＃xff1b;

5. 预防抵赖&＃xff1b;

消息完整性检测方法&＃xff1a;散列函数。主要有以下两种&＃xff1a;

1. MD5&＃xff1a;128位散列值&＃xff1b;

2. SHA-1&＃xff1a;160位散列值&＃xff1b;

散列函数的特性&＃xff1a;

1. 散列函数算法公开&＃xff1b;

2. 快速计算&＃xff1b;

3. 对任意长度报文进行散列产生定长输出&＃xff1b;

4. 对于任意报文无法预知其散列值&＃xff1b;

5. 不同报文不产生相同的散列值&＃xff1b;

6. 单向性&＃xff1b;

2. 报文认证

报文认证&＃xff1a; 消息的接收者能够检验收到的消息是否是真实的方法。

报文认证要完成 消息源的认证 和 消息的认证。

报文认证术语&＃xff1a;

报文摘要&＃xff1a; 对报文m应用散列函数H&＃xff0c; 得到固定长度的散列码。

报文认证的方式&＃xff1a;

2.1. 简单报文验证&＃xff1b;

1. 发送方对报文m应用散列函数&＃xff0c; 得到固定长度的散列码&＃xff0c; 获得报文摘要h&＃xff0c; 将扩展报文&＃xff08;m&＃xff0c;h&＃xff09;发送给接收方&＃xff1b;

2. 接收方收到扩展报文后&＃xff0c; 提取出报文m和报文摘要h&＃xff0c; 同样对报文m应用散列函数H获得新的报文摘要H&＃xff08;m&＃xff09;&＃xff0c; 将H&＃xff08;m&＃xff09;和 h 比较&＃xff1b;

3. 若相同&＃xff0c; 报文认证成功&＃xff0c;否则报文认证失败&＃xff1b;

简单报文验证的不足&＃xff1a; 无法达到对消息源认证。

2.2. 报文认证码MAC&＃xff08; Message Authentication Code&＃xff09;&＃xff1b;

1. 发送方和接收方共享一个认证密钥s&＃xff0c; 发送方对报文m和认证密钥s应用散列函数H得到报文认证码h&＃xff0c; 将扩展报文&＃xff08;m&＃xff0c;h&＃xff09;发送给接收方&＃xff1b;

2. 接收方收到扩展报文后&＃xff0c; 提取出报文m和报文认证码h&＃xff0c; 对报文m和认证密钥s应用散列函数H获得新的报文认证码H&＃xff08;m&＃43;s&＃xff09;&＃xff0c; 将H&＃xff08;m&＃43;s&＃xff09;与h比较&＃xff1b;

3. 若相等&＃xff0c; 则报文认证成功&＃xff0c;否则失败&＃xff1b;

报文认证码MAC不足&＃xff1a; 无法保证消息在接收方没有被篡改。

3. 数字签名

数字签名&＃xff1a; 在公开密码体制中&＃xff0c; 一个主体使用自己的私钥加密消息&＃xff0c; 得到的密文。 密文可以使用该主体的公钥解密&＃xff0c; 恢复成原来的消息。 如此生成的 "密文" 对该消息提供认证服务。

数字签名应满足&＃xff1a;

1. 接收方能够确认发送方的签名&＃xff0c; 但不能伪造&＃xff1b;

2. 发送方发出签名的消息给接收方后&＃xff0c; 就不能再否认他所签发的消息&＃xff1b;

3. 接收方对已收到的签名消息不能否认&＃xff0c; 有收报认证&＃xff1b;

4. 第三者可以确认收发双方之间的消息传送&＃xff0c; 但不能伪造这一过程&＃xff1b;

数字签名的方式&＃xff1a;

3.1. 简单数字签名&＃xff1b;

1. Bob利用自己的私钥对报文m加密&＃xff0c; 创建签名报文&＃xff0c;将扩展报文&＃xff08;报文&＃xff0c; 签名报文&＃xff09;发送给Alice&＃xff1b;

2. Alice收到扩展报文&＃xff0c; 利用Bob的公钥解密签名报文&＃xff0c; 并检验解密后的签名报文和报文m是否一致&＃xff1b;

3. 若一致&＃xff0c; 则签名m的一定是Bob的私钥&＃xff1b;

3.2. 签名报文摘要&＃xff1b;

1. Bob对报文m应用散列函数H生成报文摘要H&＃xff08;m&＃xff09;&＃xff0c; 然后Bob通过其私钥对报文摘要进行加密生成加密的报文摘要&＃xff0c; 将扩展报文&＃xff08;报文&＃xff0c; 加密的报文摘要&＃xff09;发送给Alice&＃xff1b;

2. Alice收到报文m以及加密的报文摘要&＃xff0c; Alice利用Bob的公钥解密加密的报文摘要&＃xff0c; 并对m应用散列函数生成新的报文摘要&＃xff1b;

3. 如果两者一致&＃xff0c; 则签名报文m的一定是Bob的私钥&＃xff1b;