数字签名密钥管理.ppt
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1、Copyright by 王鲲鹏 数字签名密钥管理 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 为了承诺为了承诺数字签名是密码学发展过程中的最重要的概念之一。数字签名是密码学发展过程中的最重要的概念之一。数字签名可以提供其他方法难以实现的安全性数字签名可以提供其他方法难以实现的安全性-抗抗抵赖。抵赖。抵抗内部攻击!抵抗内部攻击!Copyright by 王鲲鹏
2、Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 数字签名数字签名 Digital Signature加密加密报文鉴别报文鉴别数字签名数字签名抵制通信双方的抵赖抵制通信双方的抵赖对方对方(自己自己)否认发送过或收到过某个报文否认发送过或收到过某个报文向对方表明自己的身份向对方表明自己的身份Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 数字签名数字签名消息认证基于共享秘密,不能防止抵赖消息认证基于共享秘密,不能防止抵赖只是只是2方合作抵抗第方合作抵抗第3方窜改方窜改/假冒假冒共享的秘密不具有排他性质共享的秘密不具有排他性质
3、双方有同样的不分彼此地能力;因此对某个报文的存在和双方有同样的不分彼此地能力;因此对某个报文的存在和有效性,每一方都不能证明是自己所为,或者是和自己无有效性,每一方都不能证明是自己所为,或者是和自己无关关特异性特异性要想实现类似签名的安全能力,必须使每个人使用独有的要想实现类似签名的安全能力,必须使每个人使用独有的秘密秘密Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 考察手写签名的特性考察手写签名的特性签名的含义签名的含义签名者慎重表达认可文件内容的意向的行为签名者慎重表达认可文件内容的意向的行为主要形式主要形式手写签名、签章、手指纹印手
4、写签名、签章、手指纹印(其他生物技术其他生物技术)特性特性不可伪造,特异性不可伪造,特异性不可重用,日期和时间相关性不可重用,日期和时间相关性不可改变,能发现涂改、转移意义或用途不可改变,能发现涂改、转移意义或用途不可抵赖,能够质证不可抵赖,能够质证可仲裁的,可做为法律证据可仲裁的,可做为法律证据Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 数字签名数字签名:要适应的新变化要适应的新变化数字签名数字签名手写签名手写签名数字文件数字文件纸版文件纸版文件数字小文件数字小文件手写字(签章)手写字(签章)如何绑定如何绑定?同一页纸同一页纸关于扫描
5、手写字迹、鼠标手写关于扫描手写字迹、鼠标手写No!Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 手写签名的数字化改造手写签名的数字化改造数学支持签名函数数学支持签名函数被签署的是文件被签署的是文件(大文件大文件)签名生成另外一个文件签名生成另外一个文件(小文件小文件)签名过程一定有签署人的身份和某种秘密签名过程一定有签署人的身份和某种秘密(别人不知的别人不知的)参参与与简单易行简单易行计算计算/存储存储签名函数报文(大)报文签名(小)身份和秘密身份和秘密Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright
6、 by 王鲲鹏 用私钥加密当作签名用私钥加密当作签名主要操作主要操作输入输入 报文明文、私钥报文明文、私钥 md=s输出输出 报文明文、报文密文报文明文、报文密文(签名签名)(m,s)验证验证 se=?m是否满足签名要求的特性是否满足签名要求的特性讨论讨论私钥私钥(其实是公钥其实是公钥)的管理的管理:和身份绑定、更新等和身份绑定、更新等签名过程太慢签名过程太慢:启用散列函数启用散列函数改进改进对报文的散列值用私钥加密得到和对报文的散列值用私钥加密得到和n等宽的签名值等宽的签名值Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 数字签数字签名的
7、一名的一般模型般模型Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 数字签数字签名过程名过程机制机制Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 无中心数字签名无中心数字签名直接使用自己的私钥加密作为签名直接使用自己的私钥加密作为签名无中心无中心存在问题存在问题声称私钥被偷窃而抵赖。虽然可以给报文添加时间戳,声称私钥被偷窃而抵赖。虽然可以给报文添加时间戳,并要求用户必须及时挂失私钥,但是盗用者仍可以伪造并要求用户必须及时挂失私钥,但是盗用者仍可以伪造较早期的签名。较早期的签名。引入中心
8、可以有很多优点,同时也很多缺点。引入中心可以有很多优点,同时也很多缺点。Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 有信任中心帮助的签名有信任中心帮助的签名优点:可以简化用户的考虑,甚至可以使用对称算法优点:可以简化用户的考虑,甚至可以使用对称算法缺点:中心的安全故障、在线瓶颈、可靠性等问题缺点:中心的安全故障、在线瓶颈、可靠性等问题Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 13.1a PKCS#1V2.1 OutlineRSA public key:(n,e)RSA priv
9、ate key:(n,d)ed1 mod(n)其中其中是是n的的(素因子素因子-1)的的LCMI2OSP(Integer-to-Octet-String primitive)给定正整数给定正整数x,输出字节串,输出字节串X=X1X2X3x2560X12561X22562X3OS2IP(Octet-String-to-Integer primitive)输入字节串,返回整数值输入字节串,返回整数值Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 RSA PrimitiveRSAEP(n,e),m)c=me mod nRSADP(n,d),c)m
10、=cd mod nRSASP1(n,d),m)s=md mod nRSAVP1(n,e),s)m=se mod nCopyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Encryption SchemesESRSAES-OAEP(Optimal Asymmetric Encryption Padding)new,recommendedRSAES-PKCS1-v1_5obsoleteRSAES-OAEPEME-OAEPRSAEP/RSADPRSAES-PKCS1-v1_5EME-PKCS1-v1_5RSAEP/RSADPCopyright by 王
11、鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 RSAES-OAEPRSAES-OAEP-ENCRYPT(n,e),M,L)Option:Hash of hLen-byteMGF mask generation function(output,an octet string)mLen=k-2hLen-2L optional label to be associated with the message|L|=261-1 octets for SHA-1EME-OAEP encodingEM=0 x00|maskedSeed|maskedDBm=OS2IP(EM)c=R
12、SAEP(n,e),m)C=I2OSP(c,k)RSAES-OAEP-DECRYPT(K(n,d),C,L)Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 EME-OAEP encoding operation Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Signature schemes with appendixSSRSASSA-PSS(Probabilistic Signature Scheme)new,recommendedRSASSA-PKCS1-v1_5 obsolete
13、RSASSA-PSSEMSA-PSSRSASP1/RSAVP1RSASSA-PKCS1-v1_5EMSA-PKCS1-v1_5RSASP1/RSAVP1Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 RSASSA-PSSRSASSA-PSS-SIGN(K=(n,d),M)EM=EMSA-PSS-ENCODE(M,modBits 1)m=OS2IP(EM)s=RSASP1(K,m)S=I2OSP(s,k)RSASSA-PSS-VERIFY (n,e),M,S)Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyrigh
14、t by 王鲲鹏 RSASSA-PKCS1-v1_5RSASSA-PKCS1-V1_5-SIGN(K(n,d),M)EM=EMSA-PKCS1-V1_5-ENCODE(M,k)m=OS2IP(EM)s =RSASP1(K,m)S=I2OSP(s,k)RSASSA-PKCS1-V1_5-VERIFY(n,e),M,S)Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Encoding methods for signatures with appendixEMEMSA-PSSEMSA-PKCS1-v1_5EMSA-PSSEMSA-PSS-ENC
15、ODE(M,emBits)EMSA-PSS-VERIFY(M,EM,emBits)EMSA-PKCS1-v1_5EMSA-PKCS1-v1_5-ENCODE(M,emLen)Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 EMSA-PSS encoding operationCopyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 EMSA-PKCS1-v1_5EMSA-PKCS1-v1_5-ENCODE(M,emLen)Option:Hash of hLen-byteemLen at least
16、 tLen+11H=Hash(M)T=HashIDH (ASN.1编码编码)DigestInfo:=SEQUENCE digestAlgorithm AlgorithmIdentifier,digest OCTET STRING PS:emLen-tLen-3(8+B)octets with value 0 xffEM=0 x00|0 x01|PS|0 x00|T Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 对对HASH的的ASN.1编码编码(in EMSA-PKCS1-v1_5)MD2ref laymans guide30 20 30
17、 0c 06 08 2a 86 48 86 f7 0d 02 02 05 00 04 10|HMD530 20 30 0c 06 08 2a 86 48 86 f7 0d 02 05 05 00 04 10|HSHA-130 21 30 09 06 05 2b 0e 03 02 1a 05 00 04 14|HSHA-25630 31 30 0d 06 09 60 86 48 01 65 03 04 02 01 05 00 04 20|HSHA-38430 41 30 0d 06 09 60 86 48 01 65 03 04 02 02 05 00 04 30|HSHA-51230 51 3
18、0 0d 06 09 60 86 48 01 65 03 04 02 03 05 00 04 40|HCopyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 回顾回顾ElGamal加密体制加密体制准备准备素数素数p,Zp*中本原元中本原元g,公开参数,公开参数私钥私钥a,公钥,公钥b=ga mod p加密加密对明文对明文1=m=p-1,选随机数,选随机数k密文密文(c1,c2)c1=gk mod p,c2=mbk mod p解密解密mc2(c1a)-1mbk(gk)a)-1 m(ga)k(g-ka)m mod pCopyright by 王鲲鹏 C
19、opyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Zp满足离散对数问题难解,满足离散对数问题难解,是生成元是生成元设设P P Zp*,A A Zp*Zp-1 K K(p,a,),=a(mod p)私钥是私钥是a签名时,取秘密随机数签名时,取秘密随机数kZp-1*,定义定义sig(x,k)=(,),(k mod p,(x-a)k-1 mod(p-1)验证验证 ver(x,(,):?x mod pCopyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 验证正确性证明验证正确性证明如果如果(x,)是真实签名是真实签名aka+k而而 (x-
20、a)k-1 mod(p)即即 ax-k mod(p)故故 n(p)+x-k+k n(p)+x n(p)x x mod p其实其实就是就是签签名名时时从从 k ka ax解出来得解出来得Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 Copyright by 王鲲鹏 签名计算实例签名计算实例p467,2,a127,则,则a mod p 2127 mod 467 132签名签名x100,取,取k213(注注:k得和得和p-1互素互素),则,则 k-1213-1 mod 466=431k mod p 2213 mod 467 29(x-a)k-1 mod(p)(100-12729
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- 数字签名 密钥 管理
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