数字签名（一）

非对称密钥算法的第二个用途就是实现数字签名，为什么要签名呢？签名的目的无非是对某一份文件进行确认。

????例如，欠条。张三欠李四 10000 元钱，欠款人张三在欠条上签名确认。签名的主要作用就是张三对这张欠条进行确认，事后不能抵赖(不可否认性)。到底最后谁会看这个签名呢？李四很明显没必要反复去确认签名。一般都是在出现纠纷后，例如，张三抵赖不还的时候，李四就可以把欠条拿出来，给法官这些有权威的第三方来进行验证，如果他们确认此欠条上的签名确实来自张三无疑，张三就不能再否认欠李四钱这一既定事实了。

????我们来看看数字签名是如何工作的。

步骤 1：重要明文信息通过散列函数计算得到散列值（明文）。

步骤 2：“用户一”(发起者)使用自己的私钥对步骤1计算的明文散列值进行加密，加密后的散列值就叫做数字签名（密文）。

步骤3：把重要明文信息和数字签名一起打包发送给“用户二”(接收方)。

步骤4：“用户二”从打包文件中提取出重要明文信息。

步骤5：“用户二”使用和“用户一”相同的散列函数对步骤4提取出来的重要明文信息计算散列值，得到的结果简称“散列值 1（明文）”。

步骤6：“用户二”从打包文件中提取出数字签名（密文）。

步骤7：“用户二”使用预先获取的“用户一”的公钥，对步骤6提取出的密文的数字签名进行解密，得到明文的“散列值 2”。

步骤8：比较“散列值 1”和“散列值2”是否相等。如果相等，数字签名校验成功。

1. 红红有两把钥匙，一把是公钥，另一把是私钥。

2. 红红把公钥送给他的朋友们——帕蒂、道格、苏珊——每人一把。

3. 苏珊要给红红写一封保密的信。她写完后用红红的公钥加密，就可以达到保密的效果。

4. 红红收信后，用私钥解密，就看到了信件内容。这里要强调的是，只要红红的私钥不泄露，这封信就是安全的，即使落在别人手里，也无法解密。

5. 红红给苏珊回信，决定采用“数字签名”。他写完后先用Hash函数，生成信件的散列值（digest）。

6. 然后，红红使用私钥，再对这个散列值（digest）加密，生成“数字签名”（signature）。

7. 红红将这个签名，附在信件下面，一起发给苏珊。

8. 苏珊收信后，取下“数字签名”（signature），用红红的公钥解密，得到信件的散列值1（digest 1）。由此证明，这封信确实是红红发出的。

9. 苏珊再对信件本身使用Hash函数，将得到的散列值2（digest 2），与上一步得到的散列值1（digest 1）进行对比。如果两者一致，就证明这封信未被修改过。

10. 复杂的情况出现了。道格想欺骗苏珊，他偷偷使用了苏珊的电脑，用自己的公钥换走了红红的公钥。此时，苏珊实际拥有的是道格的公钥，但是还以为这是红红的公钥。因此，道格就可以冒充红红，用自己的私钥做成“数字签名”，写信给苏珊，让苏珊用假的红红公钥进行解密。

11. 后来，苏珊感觉不对劲，发现自己无法确定公钥是否真的属于红红。她想到了一个办法，要求红红去找“证书中心”（certificate authority，简称CA），为公钥做认证。证书中心用自己的私钥，对红红的公钥和一些相关信息一起加密，生成“数字证书”（Digital Certificate）。

12. 红红拿到数字证书以后，就可以放心了。以后再给苏珊写信，只要在签名的同时，再附上数字证书就行了。

13. 苏珊收信后，用CA的公钥解开数字证书，就可以拿到红红真实的公钥了，然后就能证明“数字签名”是否真的是红红签的。

非对称密钥算法的主流协议:

RSA (数字签名和数字证书的主流协议)

DH (IPSec 产生密钥资源的主要协议)

ECC (椭圆曲线算法)

巧妙的加密解决方案

步骤1：“用户一”(发起方)使用本地随机数产生器，产生用于对称密钥算法的随机密钥，用于加密数据。

步骤2：使用步骤1产生的随机密钥，对重要的明文信息通过对称密算法进行加密，并得到密文。

步骤3：“用户一”(发送方)需要预先获取“用户二”(接收方)的公钥，并且使用“用户二”的公钥对步骤1产生的随机密钥进行加密，得到加密的密钥包。

步骤4：对步骤2和步骤3产生的密文和密钥包一起发送给“用户二（接收方）。

步骤5：“用户二”首先提取出密钥包，并且使用自己的私钥对它进行解密，并得到明文的随机密钥。

步骤6：“用户二”提取出密文，并且使用步骤5解密得到的随机密钥进行解密，得到明文的重要信息。