数字签名的应用场景和实现方法_数字签名的应用场景和实现方法有哪些

数字签名的应用场景和实现方法_数字签名的应用场景和实现方法有哪些

       感谢大家参与这个关于数字签名的应用场景和实现方法的问题集合。作为一个对此领域有一定了解的人，我将以客观和全面的方式回答每个问题，并分享一些相关的研究成果和学术观点。

1.电子签名是通过什么技术实现的？

2.数字签名的应用范围

3.数字签名在电子商务领域的应用

4.数字签名可实现不可否认性

5.数字签名有什么应用？

电子签名是通过什么技术实现的？

       电子签名技术就是通过技术手段实现法律认可的电子签名。关于“可靠的电子签名”，我国的《电子签名法》第十三条有明确的规定：电子签名同时符合下列条件的，视为可靠的电子签名：

       （一）电子签名制作数据用于电子签名时，属于电子签名人专有；

       （二）签署时电子签名制作数据仅由电子签名人控制；

       （三）签署后对电子签名的任何改动能够被发现；

       （四）签署后对数据电文内容和形式的任何改动能够被发现。

       当事人也可以选择使用符合其约定的可靠条件的电子签名。

       “锁定签约主体真实身份、有效防止文件篡改、精确记录签约时间”是电子签名合法有效力的三个条件，而这三个条件就需要通过技术手段来实现，数字签名就是实现的方式之一。数字签名技术是一种加密技能，可以有效力防篡改。

       目前，我平台电子合同的产品和服务已经服务近2000家大中型付费企业客户，为1.3亿用户签署了超过12亿份电子合同，覆盖80多个细分行业及应用场景。

数字签名的应用范围

       假如现在 Alice 向 Bob 传送数字信息，为了保证信息传送的保密性、真实性、完整性和不可否认性，需要对传送的信息进行数字加密和签名，其传送过程为：

       1.Alice 准备好要传送的数字信息（明文）；

       2.Alice 对数字信息进行哈希运算，得到一个信息摘要；

       3.Alice 用自己的私钥对信息摘要进行加密得到 Alice 的数字签名，并将其附在数字信息上；

       4.Alice 随机产生一个加密密钥，并用此密码对要发送的信息进行加密，形成密文；

       5.Alice 用 Bob 的公钥对刚才随机产生的加密密钥进行加密，将加密后的 DES 密钥连同密文一起传送给Bob；

       6.Bob 收到 Alice 传送来的密文和加密过的 DES 密钥，先用自己的私钥对加密的 DES 密钥进行解密，得到 Alice随机产生的加密密钥；

       7.Bob 然后用随机密钥对收到的密文进行解密，得到明文的数字信息，然后将随机密钥抛弃；

       8.Bob 用 Alice 的公钥对 Alice 的数字签名进行解密，得到信息摘要；

       9.Bob 用相同的哈希算法对收到的明文再进行一次哈希运算，得到一个新的信息摘要；

       10.Bob 将收到的信息摘要和新产生的信息摘要进行比较，如果一致，说明收到的信息没有被修改过。

数字签名在电子商务领域的应用

       在告诉你应用范围前，先给你说说数字签名的作用：数字签名是使用数字证书的私钥对数据的摘要加密，以保证数据的完整性、真实性和不可抵赖。

       数字签名是目前保证数据的完整性、真实性和不可抵赖的最可靠和关键的方法。什么地方需要，那就可以应用在什么地方。

       现在典型的应用如：网上银行、电子商务、电子政务、网络通信、等

数字签名可实现不可否认性

       随着电脑的普及应用和互联网的快速发展，电子商务已经逐渐成为人们进行商务活动的新模式；电子商务在提高商务效率、降低商务交易成本的同时，本身安全性也随之而至，成为制约其进一步发展的重要瓶颈。

       目前影响电子商务安全主要有计算机网络安全和商务交易信息安全两个方面。计算机网络安全是指作为电子商务交易平台的计算机网络的安全，其内容包括计算机网络设备安全、计算机网络系统安全、数据库安全等；商务交易信息安全则包括防止信息窃听、篡改、伪装等，确保电子商务数据的完整性、可用性、交易双方身份的确定性，交易行为的不可抵赖性等。

        由于互联网上电子商务交易平台的虚拟性和匿名性，计算机网络安全和商务交易信息安全问题也变得越来越突出，电子签名技术的应用及其立法为电子商务安全运行提供了重要保障。

        一、电子签名含义

        电子签名，是现代认证技术的泛称，美国《统一电子交易法》规定，“电子签名”泛指“与电子记录相联的或在逻辑上相联的电子声音、符合或程序，而该电子声音、符合或程序是某人为签署电子记录的目的而签订或采用的”；联合国《电子商务示范法》中规定，电子签名是包含、附加在某一数据电文内，或逻辑上与某一数据电文相联系的电子形式的数据，它能被用来证实与此数据电文有关的签名人的身份，并表明该签名人认可该数据电文所载信息；欧盟的《电子签名指令》规定，“电子签名”泛指“与其他电子记录相连的或在逻辑上相连并以此作为认证方法的电子形式数据。”

        从上述定义来看，凡是能在电子通讯中，起到证明当事人的身份、证明当事人对文件内容的认可的电子技术手段，都可被称为电子签名，电子签名即现代认证技术的一般性概念，它是电子商务安全的重要保障手段。

        总之，所谓电子签名，是指数据电文中以电子形式所含、所附用于识别签名人身份并表明签名人认可其中内容的数据。通俗点说，电子签名就是通过密码技术对电子文档的电子形式的签名，并非是书面签名的数字图像化，它类似于手写签名或印章，也可以说它就是电子印章。

        目前，可以通过多种技术手段实现电子签名，在确认了签署者的确切身份后，电子签名承认人们可以用多种不同的方法签署一份电子记录。方法有：基于PKI的公钥密码技术的数字签名；以生物特征统计学为基础的识别标识；手印、声音印记或视网膜扫描的识别；一个让收件人能识别发件人身份的密码代号、密码或个人识别码PIN；基于量子力学的计算机等等。

        二、电子签名的立法

        从法律的角度给予电子签名以传统签名、盖章同等的法律地位，是电子签名得以广泛应用和发挥功效的前提，也是近十年来国际电子商务立法的核心内容。

        2005年4月1日，我国正式颁布实施《中华人民共和国电子签名法》（以下简称《电子签名法》）。它的出台为我国电子商务发展提供了基本的法律保障，它解决了电子签名的法律效力这一基本问题，并对电子商务认证机构、电子签名的安全性、签名人的行为规范、电子交易中的纠纷认定等一系列问题做出了明确的规定。

        有了《电子签名法》的相关规定，电子商务发展中的许多问题就有了解决的依据，真正的网上交易将会逐步发展起来，制约电子商务发展的一些问题也会在发展中逐步解决，我国电子商务将会很快走出无法可依、盲目无序的状态。但是，《电子签名法》并不能一劳永逸地解决电子商务的安全问题。法律只能提供一个基本的保障，《电子签名法》可以在一定程度上提高诚信度，但是要更好地促进电子商务的发展，最主要的还是要建立一个高信用度的诚信环境，这需要电子商务网站及电子商务交易主体在未来付出更大的努力。

        三、电子签名与电子签章、电子印章以及数字签名的关系

        电子签章是指以电子形式存在，依附在电子文件并与其逻辑相关，可用以辨识电子文件签署者身分及表示签署者同意电子文件内容。电子签章必须以符合特定要求安全程序所制作的电子签章，才能确保签章的安全。将依特定安全程序制作的电子签章界定为安全电子签章，以有别于一般的电子签章，并赋予法律上视为签名或盖章的效力。因此电子签章系统主要解决电子文件的签字盖章问题，用于辨识电子文件签署者的身份，保证文件的完整性，确保文件的真实性、可靠性和不可抵赖性；电子签章应该是电子签名的重要组成部分之一。

        电子印章分为电子公章和电子名章，它是将公章或名章通过PKI技术进行加密，以数字认证存储介质方式，在电子文件中应用的电子版的印章。印章及管理系统须经政府授权方可制作，电子印章有望在许多领域替代传统印章，在网上报税、电子发票、网上结算、企业年检等方面，成为《电子签名法》实施后，推动电子商务和电子政务发展的有效举措。

        基于PKI的电子签名被称作“数字签名”。有人称“电子签名”就是“数字签名”是错误的。数字签名只是电子签名的一种特定形式。因为电子签名虽然获得了技术中立性，但也带来使用的不便，法律上又对电子签名作了进一步规定，如《电子签名法》中就规定了“可靠电子签名”和“高级电子签名”。实际上就是规定了数字签名的功能，这种规定使数字签名获得了更好的应用安全性和可操作性。目前，具有实际意义的电子签名只有公钥密码理论。所以，目前国内外普遍使用的、技术成熟的、可实际使用的还是基于PKI的数字签名技术。作为公钥基础设施PKI可提供多种网上安全服务，如认证、数据保密性、数据完整性和不可否认性，其中都用到了数字签名技术。

        PKI的核心执行机构是电子认证服务提供者，即通称为认证机构CA，PKI签名的核心元素是由CA签发的数字证书。它所提供的PKI服务就是认证、数据完整性、数据保密性和不可否认性。它的作法就是利用证书公钥和与之对应的私钥进行加/解密，并产生对数字电文的签名及验证签名。数字签名是利用公钥密码技术和其他密码算法生成一系列符号及代码组成电子密码进行签名，来代替书写签名和印章；这种电子式的签名还可进行技术验证，其验证的准确度对手工签名和图章的验证无法比拟的。这种签名方法可在很大的可信PKI域人群中进行认证，或在多个可信的PKI域中进行交叉认证，它特别适用于互联网和广域网上的安全认证和传输。

        四、电子签名在电子商务中的应用

        电子签名应用领域包括电子商务，企业信息系统，网上政府采购，金融、财会、保险行业，食品、医药，教育，科学研究以及文件管理等方面。但最主要的还是表现在电子商务方面， 在网上将买方、卖方以及服务于他们的中间商（如金融机构）之间的信息交换和交易行为集成到一起的电子运作方式，如签定合同、订购、付费等。目前主要的发达国家以及其它许多国家，包括第三世界的国家，电子签名都在电子商务中起着非常重要的作用。

        由于我国目前已经实施的《电子签名法》，电子签名在电子商务中的应用主要表现在以下几个方面：

        首先是对我国电子商务有很大的促进和有力发展的作用。电子签名法制定的宗旨就是为了保障电子商务的安全，维护有关各方的合法利益，促进电子商务的发展，而制定本法。有了《电子签名法》就可以解决电子商务参与方的不可否认性，提高电子商务交易的安全；可以实现网上自动在线支付，解决目前我国电子商务的瓶颈问题。

        其次是对金融界的应用，金融行业是电子签名应用最活跃、最广泛的领域。银行审核网银用户身份的真实性，用户的身份必须是真实可靠的，签名才有实际意义，这是使用数字签名的基础。交易额大、安全性要求高的交易必须使用数字签名。由于数字签名是一种相对复杂的计算方式，签名的过程要耗费一定的系统资源，一般是在交易金额大、安全性要求高的网银业务中使用数字签名。作为金融行业统一的第三方安全认证机构，在保障网上交易安全，提供公正、可信的认证服务方面发挥了重要的作用。上面是电子签名在网银中的应用特点；从应用的范围和广度讲，目前国内的网上银行业务中基本上都采用了数字签名技术。

        第三是对《票据法》的改革，有了《电子签名法》作母法，我国的票据法要以《电子签名法》作依据，制定和完善整套的银行新法规。这样银行就可以节省大量的纸张印刷，减少费用，提高效益。还有网上证券的交易、网上税务等等一方面是缺乏好的的安全支付协议，更主要就是没有数字签名的法律保障；技术是基础，法律是保证，这些都是“电子签名”应用更大的领域。

        最后就是对《合同法》的修改，合同也可以以电子文件形式出现。有了电子签名作保证，网上招标、网上采购都可以根据电子合同作为依据。为了适应传统业务经营需要，还可以将电子签名与传统的手工签名或印章做成“电子签名”可视化，即在验证了电子签名真伪的同时，可调用打印经图形化处理过的手书签名或图章，这样即可适应传统习惯认证方法，又将签名向先进电子技术领域推进一步。

        无庸质疑，随着《电子签名法》的实施进一步细化和在实践中应用与推广，电子签名将带来金融、商务、税务网上交易和处理的一次深刻革命，它将大大推动我国电子商务和电子政务的发展。

数字签名有什么应用？

       数字签名是一种密钥技术，可用于验证和证实文档或电子邮件的身份和完整性，从而实现不可否认性。数字签名是通过将文档或电子邮件的哈希值与发送者的私钥结合计算出来的。哈希值是由文档或电子邮件的内容产生的一种数字指纹，用于保护文档或电子邮件的完整性。数字签名可用于各种应用中，包括电子商务、在线银行和电子政务等领域，以确保数据的安全性和可靠性。

        数字签名的实现需要使用公钥加密技术。公钥加密技术是一种密钥技术，它使用一对密钥来加密和解密数据。这两个密钥是彼此相关的，一个是公钥，另一个是私钥。公钥可以公开发布给任何人，而私钥则只能由密钥持有人掌握。当发送者要发送文档或电子邮件时，他们使用接收者的公钥来加密文档或电子邮件的哈希值，从而生成数字签名。当接收者收到文档或电子邮件时，他们使用发送者的公钥来解密数字签名，然后使用哈希值来验证文档或电子邮件的完整性。

        总之，数字签名是一种重要的安全技术，可用于保证文档或电子邮件的安全性和完整性。它提供了一种可靠的方法，用于验证和证实文档或电子邮件的身份和完整性，从而实现不可否认性。随着数字技术的不断发展，数字签名将在各个领域发挥更加重要的作用，为我们的数字世界提供更加安全和可靠的保障。

       基于数字签名的身份识别协议

       假定A和B都是网络中的成员，针对特定的数字签名算法，每个参与者都有相应的公钥和私钥。在这种环境中，总是需要提供一种装置来证实网络中其他用户的公钥，这就需要某种公钥基础设施（PKI）。总之，假定有一个可信的授权机构（Trust Authenticator, TA），由它来签署网络中所有用户的公钥，所有用户都知道TA的公开验证密钥VerTA。

Schnorr身份识别协议就是基于数字签名的协议，融合了几种身份识别协议的思想，主要有ElGamal签名算法、Fiat-Shamir身份识别协议和Chaum-Evertse-Van de Graff交互式协议等，其安全性建立在离散对数问题的困难性之上。

       Schnorr身份识别协议需要一个可信中心，记为TA。TA选择下列参数。

       p是一个大素数(p>21024)，在Z*p上计算离散对数是困难的。q是一个大素数(q>2160)，并且q|(p–1)。a∈Z*p，阶为q（如可取a=g(p-1)/q，g为Zp的本原元）。一个安全参数t，2t<q（对大多数应用来说，取t=40将已提供足够的安全性，为了更高的安全性，Schnorr建议使用t=72）。TA选择一个安全的签名方案，记签名算法为SigTA，验证算法为VerTA。选定一个安全的Hash函数。所有的信息在签名之前先进行Hash，为了便于阅读，在描述协议时将略去Hash这一步。

       参数p、q、a、VerTA和Hash函数都是公开的。

       TA给每个用户颁布一个证书。当A想从TA那里获得证书时，A和TA执行下列协议。TA给申请者A建立并颁布一个标识串ID(A)，ID(A)包含A的足够多的信息，如姓名、性别、生日、职业、电话号码等识别信息、A秘密地选择一个随机指数a, 0≤a≤q–1，计算v=a-a mod p并将v发送给TA。TA对(ID(A),v)签名，s=SigTA(ID(A),v)。TA将证书C(A)= (ID(A),v,s)发送给A。

       证明者A向验证者B证明他的身份的协议，即Schnorr身份识别协议可描述如下。

       A随机选择一个数k，0≤k≤q–1，计算γ=ak mod p。A把他的证书C(A)= (ID(A),v,s)和γ发送给B。B通过检查VerTA(ID(A),v,s)是否为真来验证TA的签名。B随机选择一个数r，1≤r≤2t，并将r发送给A。A计算y=(k+ar) mod q，并将y发送给B。B通过验证γ=ayvrmod p是否成立来识别A，只要等式成立，B就承认A的身份。

       下面首先对Schnorr协议做一些解释。第1步可进行预处理，即在B出现之前完成。设置安全参数t的目的是阻止冒充者C伪装成A猜测B的挑战r。因为如果t不够大，C有可能事先猜测到r的正确值，那么C在第1步任取y，计算γ=ayvrmod p，当他收到B发送来的挑战r时，他将已选好的y提供给B，那么y和γ必能通过第6步B的验证。将把γ发送给B，如果B随机的猜测r，那么C能猜中的概率是2-t。这样对大部分应用来说，t=40将是一个合理的选择。

       签名s用来证明A的证书的合法性。当B验证了TA对A的证书的签名，他自己就相信证书本身是真实的。A秘密选择的值a功能上类似于个人识别号PIN，它使B相信完成识别协议的的确是A。但它与PIN有本质的差别：在识别协议中，a的值一直没有被泄漏。而是A（更精确的说是A的智能卡）向B证明他知道a的值。这一证明过程在识别协议的第5步完成，它通过A计算值y，以便响应B的挑战完成。

现在来看Schnorr协议的安全性。

       首先，冒充者C通过伪造一个证书Cˊ(A)= (ID(A),vˊ,sˊ)，v≠vˊ，来模仿A是难以成功的，因为这里的sˊ必须是TA对(ID(A),vˊ)的签名，才能通过协议第3步中B的验证。但只要TA的签名方案是安全的，C就不能伪造TA的这个签名sˊ。

       其次，C改用A的正确证书C(A)= (ID(A),v,s)（证书不保密，是公开的）来模仿A也是难以成功的。因为此时他必须猜出A的密钥a，才能在第5步计算出y=(k+ar) mod q来响应B的挑战r。但是求a涉及离散对数问题，而已经假定Zp上计算离散对数不可行。

       尽管如此，到目前为止，仍然没有证明Schnorr协议是安全的。

       Schnorr识别协议从计算量和需要交换的信息量两方面来看都是很快和有效的。它也极小化了A需要完成的计算量。这事考虑到在实际应用中，A的计算将由一个低计算能力的Smart卡来完成，而B的计算将由一个具有较强计算能力的计算机来完成。

       (转载前请告知)

       好了，关于“数字签名的应用场景和实现方法”的话题就讲到这里了。希望大家能够通过我的讲解对“数字签名的应用场景和实现方法”有更全面、深入的了解，并且能够在今后的工作中更好地运用所学知识。