软考笔记

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难度基础（★）
建议时长45分钟

6.1.3 数字签名与信息摘要 ​

本课核心知识点整理
本课核心知识点手绘流程图（SVG）

签名在网络里解决什么 ​

现实中的签名能表达“这件事是我确认的”。网络中的数字签名也类似：它要证明消息确实来自发送者，并且发送者事后不能否认。

数字签名关注的不是把内容藏起来，而是：

目标数字签名如何支持
身份认证只有发送者有自己的私钥，能生成对应签名
完整性消息被篡改后摘要会变，验签不通过
不可否认私钥由发送者独有，发送者难以否认签名

为什么先做摘要再签名 ​

非对称运算慢，不适合直接对大段明文签名。于是先用哈希函数从原文生成一个短小、固定长度的信息摘要，再用发送者私钥对摘要签名。

信息摘要的特点：

特点含义
单向性从原文生成摘要容易，从摘要反推原文不可行
固定长度无论原文多长，摘要长度固定
敏感性原文微小变化会导致摘要明显变化
完整性校验比较摘要可发现数据是否被篡改

常见摘要算法：

算法考试常见长度
MD5128 位
SHA160 位

实际工程中 SHA 家族已有更多更长的版本，但软件设计师传统题里常按 MD5 128 位、SHA 160 位考。

数字签名流程 ​

发送方：

text
原文 -> 哈希函数 -> 摘要 -> 用发送者私钥签名 -> 签名摘要

接收方：

text
收到原文和签名摘要
-> 用发送者公钥验证签名，得到摘要1
-> 对收到的原文重新哈希，得到摘要2
-> 比较摘要1和摘要2

如果两者一致，说明消息未被篡改，并且签名确实与发送者公钥匹配。

原文哈希摘要发送方私钥签名签名摘要
<rect x="225" y="170" width="115" height="50" rx="8" fill="#eef8ed" stroke="#63a467"/> <text x="282" y="200" text-anchor="middle" font-weight="700">重算摘要</text> <rect x="415" y="170" width="145" height="50" rx="8" fill="#fff5e6" stroke="#cc8a34"/> <text x="487" y="200" text-anchor="middle" font-weight="700">发送方公钥验签</text> <line x1="345" y1="195" x2="410" y2="195" stroke="#456" stroke-width="2" marker-end="url(#arrow-sec-613)"/> <rect x="635" y="170" width="120" height="50" rx="8" fill="#ffecec" stroke="#c96969"/> <text x="695" y="200" text-anchor="middle" font-weight="700">比较摘要</text> <text x="460" y="253" text-anchor="middle" font-weight="700">私钥生成签名，公钥验证签名；摘要负责完整性</text>

为什么签名不是保密 ​

发送者用自己的私钥处理摘要，接收者用发送者公钥验证。因为公钥是公开的，任何人都能验证签名，所以签名本身不提供保密性。它提供的是身份认证、完整性和不可否认。

若要保密，还需要加密正文，通常使用对称加密或数字信封。

例题 ​

单选
数字签名生成时通常使用：
单选
信息摘要的主要用途是：
单选
下列属于信息摘要算法的是：

自查要点 ​

  1. 为什么数字签名通常不直接对原文签名？
  2. 摘要的单向性、固定长度分别是什么意思？
  3. 数字签名用谁的私钥生成，用谁的公钥验证？
  4. 为什么签名能支持不可否认，却不能提供保密性？