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信息安全:消息认证与数字签名详解
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本资源聚焦于信息安全领域的核心概念——第3章“消息认证与数字签名”。这一章节深入探讨了信息安全的四大基本原则,即机密性、完整性、可认证性和不可抵赖性,这些都是确保网络通信安全的基础。机密性通过加密算法保护消息内容,防止未经授权的访问;完整性则通过封装和签名机制来验证消息的完整性和来源的真实性。 消息认证是确保信息在传输过程中不被篡改的关键环节,接收方会检查消息的源地址、目的地址、内容以及生存时间等,以确保消息的完整性和真实性。单向函数是实现这一过程的重要工具,例如哈希函数,如MD5和SHA1,它们将任意长度的消息压缩为固定长度的摘要,常用于文件校验、数字签名和鉴权协议。 解决冲突的方法在哈希函数的设计中也很重要,如链接法、开放定址法和桶定址法等。此外,还介绍了单向陷门函数,这是一种特殊的单向函数,具有秘密输入(陷门),使得解密相对困难,但在有额外信息的情况下仍可解密,这在公开密钥密码系统中有所体现。 密码学中的单向函数分为两类:单向陷门函数和单向散列函数。前者是具有秘密入口的单向函数,在公开密钥加密中,加密过程类似于使用私钥,而解密则涉及私钥的使用。后者,如哈希函数,是非可逆的,确保了信息的一致性和完整性,广泛应用于数据校验和数字签名。 本章内容涵盖了信息安全的基本构造和关键技术,对于理解如何保护数据在网络传输中的安全至关重要。通过掌握这些概念,用户可以更好地评估和实施安全措施,保护信息免受恶意攻击。
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10
消息认证
•
一些情况下,需要对消息进行加密后传输:
•
将 M 加密为 C ,计算出 C 的 MAC ,将 C 和 MAC 一起
传送;
•
计算出 M 的 MAC ,将 M 和 MAC 共同加密后,进行传
送。
•
第二种应用的更为普遍。
•
Hash 函数:不需要密钥参与
•
是一个公开函数,将任意长的 M 映射为一个较小
固定长度值的 H ( M ),称之为 Hash 值, Hash
码、 Hash 摘要。
•
可以用来检测消息传播过程中是否受到篡改。
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11
消息认证
•
类比 MAC ,可以只进行 Hash 摘要,抑或配合加
密算法一起使用。
•
另外,当 Hash 函数结合非对称密钥加密算法一
起使用时,便提供了数字签名的功能。
•
给定 X ,找出 y 使得 H(y)=H(x) 在计算上是不可行
的,满足这一性质,成为弱无碰撞;
•
—— 抵抗伪造攻击。
•
任意 X , Y ,使得 H(y)=H(x) 在计算上是不可行的,
满足这一性质,成为强无碰撞;
•
抵抗如下攻击:
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12
消息认证
•
B 事先选好 ,使得 ,他通
过设法得到 的签名,去获得 的签名 。
•
•
MD5 算法
•
MD5 的全称是 Message-Digest Algorithm 5 (信
息 - 摘要算法),在 90 年代初开发出来,经 MD ,
MD2 、 MD3 和 MD4 发展而来。
•
它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私
人密匙前被 " 压缩 " 成一种保密的格式(就是把一
个任意长度的字节串变换成一定长的大整数)。
'
x x
'
( ) ( )H x H x
x
'
x
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