散列函数和数字签名概念

水深无声 2022-04-16 04:53 224阅读 0赞

### 一、散列函数 ###

也称为哈希函数，消息摘要函数，单向函数或杂凑函数。

###### 1. 作用: ######

不是完成数据加密和解密的工作，而是用来验证数据的完整性的技术。  
 如下图，通过对消息进行散列，然后把消息和散列值hashA一起发送出去，当接受者收到消息和散列值后，先对消息进行散列，如果散列值hashB和接收到的hashA相同，说明数据没有被更改过，从而保证数据的完整性。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

###### 2.特性： ######

*  消息的长度不受限制
 *  确定性：对于相同的输入（根据同一函数），它必须始终生成相同的散列值，如果两个散列值是不相同的，那么这两个散列值的原始输入也是不相同的， 但是对于不同的输入可能会散列成相同的输出（哈希碰撞），所以不可能从散列值来确定唯一的输入值。
 *  均匀性：良好的散列函数应该输入尽可能均匀的映射到输出范围上。
 *  单向性：在加密应用程序中，通常期望散列函数实际上是不可逆的。

###### 3.散列函数常用算法有 ######

MD-消息摘要算法 SHA-安全散列算法MAC-消息认证码算法。不过现在MD已经被证实存在哈希碰撞（不同的数据存在相同的MD算法后相同），所以常用SHA算法。

### 二、加密体制 ###

###### 1.对称加密 ######

加密和解密的密钥一样，比如用123加密就是用123解密，但是实际中密码都是普通数据在互联网传输的，这样一点密码被中间人截取并破解，加密直接被攻破

###### 2.非对称加密 ######

把密钥分为公钥和私钥，公钥是公开的所有人都可以认领，私钥是保密的只有一个人知道。假设A要发送一封Email给B，他不想让任何其他人在传输中看到Email的内容，做法就是使用B的公钥对Email加密，只有B的私钥能够解密（B的私钥唯一性保证信件不会泄露）

### 三、数字签名 ###

前面已经介绍了通过散列函数可以确保数据内容的完整性，但这还远远不够。此外，还需要确保数据来源的可认证性（身份识别）和数据发送行为的不可否认性（防止抵赖行为）。

数字签名是散列函数和非对称加密的结合。

###### 1.特性 ######

即完整性、可认证性和不可否认性。这些正是数字签名的主要特征。

###### 2.过程 ######

**问题：**  
  使用非对称加密 对文件本身加密可能是个耗时过程，比如这封Email足够大，那么私钥加密整个文件以及拿到文件后的解密无疑是巨大的开销。

**数字签名可以解决这个问题：**

1.A先对这封Email执行哈希运算得到hash值简称“摘要”，取名hashA  
2.然后用自己私钥对摘要加密，生成的东西叫“数字签名”  
3.把数字签名加在Email正文后面，一起发送给B  
（当然，为了防止邮件被窃听你可以用继续公钥加密，这个不属于数字签名范畴）  
4.B收到邮件后用A的公钥对数字签名解密，成功则代表Email确实来自A，失败说明有人冒充  
5.B对邮件正文执行哈希运算得到hash值，取名hashB  
6.B 会对比第4步数字签名的hash值hashA和自己运算得到的hashB，一致则说明邮件未被篡改。

**注意点：只能把私钥用来签名，公钥用来认证。** 所以只能由拥有私钥的人发送给公钥的，反之不安全。也称为单向认证。  
如图所示：  
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数字签名满足了以下的要求：  
  完整性：当使用公钥解密后的消息与消息原文相同，则说明消息是完整的，否则消息不完整  
  不可否认性和可认证性：当消息原文和加密后的消息密文一起被 A 发送给 接收方B 后，接收方B 可以确信信息确实是发送方A 发送的，同时 发送方A 也不能否认发送过该信息，因为除了 A 本人之外，其他任何人都无法由消息原文产生正确的消息密文。

###### 3.常用数字签名算法 ######

RSA算法，DSA算法。

参考：  
[https://www.jianshu.com/p/4932cb1499bf][https_www.jianshu.com_p_4932cb1499bf]  
[https://www.cnblogs.com/liyutian/p/9525173.html][https_www.cnblogs.com_liyutian_p_9525173.html]  
《Java加密与解密的艺术》

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[https_www.jianshu.com_p_4932cb1499bf]: https://www.jianshu.com/p/4932cb1499bf
[https_www.cnblogs.com_liyutian_p_9525173.html]: https://www.cnblogs.com/liyutian/p/9525173.html