加密与数字签名

Ⅰ 数字签名机制和简单加密的区别是什么

数字签名机制和简单加密的区别分别是：

数字签名机制是：所谓数字签名就是附加在数据单元上的一些数据，或是对数据单元所作的密码变换。

这种数据或变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元的来源和数据单元的完整性并保护数据，防止被人(例如接收者)进行伪造。

简单加密是：简单加密的基本过程，就是对原来为明文的文件或数据按某种算法进行处理，使其成为不可读的一段代码，通常称为“密文”。通过这样的途径，来达到保护数据不被非法人窃取、阅读的目的。

简单加密方式的种类有：

1、凯撒加密：凯撒密码（Caesar）加密时会将明文中的每个字母都按照其在字母表中的顺序向后（或向前）移动固定数目（循环移动）作为密文。

2、单表代换：随机选取字母代替原来的字母顺序表，故一共有26！-1种可能。

3、一次一密：一次一密乱码本是一个大的不重复的真随机密钥字母集，这个密钥字母集被写在几张纸上，并被粘成一个乱码本。

4、栅栏加密法：栅栏加密法将明文分为若干栏（行），每个栏的字母数量相同与key相同，如meet me after party,首先骂我们去掉空格。

明文就变为meetmeafterparty。一共16个字母，key为4，则我们可以将其分为16/key=4栏，从上到下排列，每栏个字母个数为4。

Ⅱ 加密技术07-消息认证码与数字签名

消息认证码（Message Authentication Code，简称 MAC）是一种能够识别通信对象发送的消息是否被篡改的认证技术，用于验证消息的完整性，以及对消息进行身份认证。消息认证孝手逗码的算法中，最常用的是利用散列函数的 HMAC。HMAC 的构成不依赖于某一种具体的散列函数算法。消息认证码能够对通信对象进行认证，但无法对第三方进行认证。此外它也无法防止否认。

主要作用

HMAC 实现原理

HMAC 是一种使用散列函数来构造消息认证码的方法（RFC2014），其中 HMAC 的 H 就是 Hash 的意思。HMAC 中所使用的散列函数并不仅限于一种，任何高强度的散列函数都可以被用于 HMAC，如果将来设计出新的散列函数，也同样可以使用。

对 message 生成消息认证码可以表示为： hmac(message, secret, hash) ，secret 为共享密钥，hash 为所使用散列函数。

（1）密钥填充：如果密钥比散列函数的分组长度要短，就需要在末尾填充 0，直到其长度达到散列函数的分组长度为止。如果密钥比分组长度要长，则要用散列函数求出密钥的散列值，然后将这个散列值用作 HMAC 的密钥。

（2）填充后的密钥与 ipad 的 XOR：将填充后的密钥与被称为 ipad 的比特序列进行 XOR 运算。 ipad 是将 00110110 这一比特序列（即 16 进制的 36）不断循环反复直到分组长度所形成的比特序列，其中 ipad 的 i 是 inner（内部）的意思。XOR 运算所得巧卖到的值，就是一个和散列函数的分组长度相同，且和密钥相关的比特序列。这里我们将这个比特序列称为 ipadkey。

（3）与消息组合：将 ipadkey 与消息进行组合，也就是将和密钥相关的比特序列（ipadkey）附加在消息的开头。

（4）计算散列值：将（3）的结果输入散列函数，并计算出散列值。

（5）填充后的密钥与 opad 的 XOR：将填充后的密钥与被称为 opad 的比特序列进行 XOR 运算。opad 是将 01011100 这一比特序列（即 16 进制的 5C）不断循环反复直到达到分组长度所形成的比特序列，其中 opad 的 o 是 outer（外部）的意思。XOR 运算所得到的结果也是一个和散列函数的分组长度相同，且和密钥相关的比特序列，这里我们将这个比特序列称为 opadkey。

（6）与散列值组合：将（4）的散列值拼在 opadkey 后面。

（7）将（6）的结果输入散列函数，并计算出散列值。这个散列值就是最终的 MAC 值。

对消息认证码的攻击

关于防止重放攻击的方式

消息认证码无法解决的问题

由于 MAC 值发送者和接受者薯雹都能生成，所以接受者如果要向第三方验证者证明消息的来源为发送者，第三方验证者是无法证明的，因为接受者也是可以生成 MAC 值的；第三方验证者无法判断发送者和接受者谁的主张才是正确的，也就是说，用消息认证码无法防止否认。

数字签名是一种能够对第三方进行消息认证，并能够防止通信对象做出否认的认证技术。数字签名的算法包括 RSA，ELGamal，DSA，椭圆曲线 DSA 等。公钥基础设施（PKI）中使用的证书，就是对公钥加上认证机构的数字签名收构成的。要验证公钥的数字签名，需要通过某种途径获取认证机构自身的合法公钥。

数字签名的方法

直接对消息签名的方法比较容易理解，但实际上并不会使用；对消息的散列值签名的方法稍微复杂一点，但实际中我们一般都使用这种方法。

对数字签名的攻击

数字签名无法解决的问题

用数字签名既可以识别出篡改和伪装，还可以防止否认。也就是说，我们同时实现了确认消息的完整性、进行认证以及否认防止。

然而，要正确使用数字签名，有一个前提，那就是用于验证签名的公钥必须属于真正的发送者。即使数字签名算法再强大，如果你得到的公钥是伪造的，那么数字签名也会完全失效。

为了能够确认自己得到的公钥是否合法，我们需要使用证书。所谓证书，就是将公钥当作一条消息，由一个可信的第三方对其签名后所得到的公钥。