信息安全原理及应用第09章 数字签名与身份认证.ppt

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1、第9章数字签名与身份认证1数字签名数字签名（DigitalSignature）是公开密钥体系加密技术发展的一个重要的成果。2不可否认性的应用需求网络通信中，希望有效防止通信双方的欺骗和抵赖行为。简单的报文鉴别技术只能使通信免受来自第三方的攻击,无法防止通信双方之间的互相攻击。Y伪造一个不同的消息，但声称是从X收到的；X可以否认发过该消息，Y无法证明X确实发了该消息；原因：鉴别技术基于秘密共享。数字签名技术为此提供了一种解决方案。3数字签名的功能是对现实生活中笔迹签名的功能模拟。必须能够用来证实签名的作者和签名的时间。对消息进行签名时，必须能够对消息的内容进行鉴别。签名应具有法律效力，必

2、须能被第三方证实用以解决争端。必须包含对签名进行鉴别的功能。4数字签名的设计目标签名的比特模式是依赖于消息报文的，也就是说，数据签名是以消息报文作为输入计算出来的，签名能够对消息的内容进行鉴别；数据签名对发送者来说必须是惟一的，能够防止伪造和抵赖；产生数字签名的算法必须相对简单易于实现，且能够在存储介质上保存备份；对数字签名的识别、证实和鉴别也必须相对简单，易于实现；伪造数字签名在计算上是不可行的，无论攻击者采用何种方法（利用数字签名伪造报文，或者对报文伪造数字签名）。5数字签名的解决方案可分为两类：直接数字签名方案；基于仲裁的数字签名方案。6直接数字签名实现比较简单，在技术上仅涉及到

3、通信的源点X和终点Y双方。终点Y需要了解源点X的公开密钥Kux。发送方A可以使用其私有密钥KRx对整个消息报文进行加密来生成数字签名。更好的方法是使用KRx对消息报文的散列码进行加密来形成数字签名。7直接数字签名的安全性方案的安全性依赖于发送方X私有密钥的安全性。发送方可以声称自己的私有密钥丢失或被盗用，而否认其发送过某个报文。改进：每个签名报文中包含一个时间戳。问题：X的私有密钥确实在时间T被窃取；攻击者窃取X的密钥后，则可能发送带有X的签名报文，附上一个等于T的时间戳，接受者无法判别。8基于仲裁的数字签名通过引入仲裁来解决直接签名方案中的问题。仲裁者必须是一个所有通信方都能充分信任

4、的仲裁机构。基本工作方式（假定用户X和Y之间进行通信）：每个从X发往Y的签名报文首先被送给仲裁者A；A检验该报文及其签名的出处和内容，然后对报文注明日期，并附加上一个“仲裁证实”的标记发给Y。9基于仲裁的数字签名--对称密钥加密方式发送方X和仲裁A共享一个密钥Kax。数字签名由X的标识符IDx和报文的散列码H(M)构成，用密钥Kax进行加密。过程：(1)X→A：M‖EKax(IDx‖H(M))。(2)A→Y：EKay(IDx‖M‖EKax(IDx‖H(M))‖T)。(3)Y存储报文M及签名。10基于仲裁的数字签名--对称密钥加密方式争端解决方式Y→A：EKay(IDx‖M‖EKax(I

5、Dx‖H(M)))。仲裁A可用Kay恢复出IDx、M及签名，然后再用Kax对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AY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Kxa，无人可伪造DS；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。11基于仲裁的数字签名--对称密钥加密方式明文加密的方案(1)X→A：IDx‖EKxy(M)‖EKax(IDx‖H(EKxy(M)))。(2)A→Y：EKay(IDx‖EKxy(M)‖EKax(IDx‖H(EKxy(M))‖T)。特征：X与Y之间共享密钥Kxy。DS的构成：IDx和消息密文的散列

6、码用Kxa加密。DS的验证：A解密签名，用散列码验证消息。A只能验证消息的密文，而不能读取其内容。A将来自X的所有信息加上时间戳并用Kay加密后发送给Y。问题：A和发送方X联手可以否认签名的信息。A和接收方Y联手可以伪造发送方X的签名。12基于仲裁的数字签名—公开密钥加密方式特点：仲裁者看不见消息的内容。过程：X对报文M进行两次加密。经过双重加密后，报文M只有Y能够阅读，A不能读取XA：IDx

7、

8、EKRx[IDx

9、

10、EKUy[EKRx(M)]]A能进行外层的解密，从而证实报文确实是来自X的因为只有X拥有KRx。验证后A向Y发送用KUy加密的报文，其中包括时间戳TAY：EKRa[ID

11、x

12、

13、EKUy[EKRx(M)]

14、

15、T]优点：通信各方之间无须共享任何信息，从而避免了联手作弊；只要KRa安全，则不会出现伪造A发送的消息；消息的内容是保密的，包括对A在内。13认证（Certification）证实通信中某一方的身份。两个基本的方式：相互鉴别(mutualCertification)；单向鉴别(one-wayCertification)。14相互鉴别目的：用于通信各方之间的相互进行身份认证，同时交换会话密钥。需要解决的核心问题