免费智能真题库 > 历年试卷 > 系统分析师 > 2016年上半年 系统分析师 上午试卷 综合知识
  第6题      
  知识点：   PKI与数字签名   数字签名   数字证书   消息   真实性
  关键词：   数字签名   数字证书   消息   真实性        章/节：   数据安全和保密，加密与解密机制       

 
用户乙收到甲数字签名后的消息M，为验证消息的真实性，首先需要从CA获取用户甲的数字证书，该数字证书中包含（6），并利用（7）验证该证书的真伪，然后利用（8）验证M的真实性。
 
 
  A.  甲的公钥
 
  B.  甲的私钥
 
  C.  乙的公钥
 
  D.  乙的私钥
 
 
 

 
  第67题    2011年上半年  
   40%
下列选项中，同属于报文摘要算法的是（67)。
  第6题    2013年上半年  
   32%
以下关于利用三重DES进行加密的说法，(6)是正确的。
  第8题    2011年上半年  
   43%
某数字签名系统如下图所示。网上传送的报文是（7)，如果A否认发送，作为证据的是（8)。
   知识点讲解    
   · PKI与数字签名    · 数字签名    · 数字证书    · 消息    · 真实性
 
       PKI与数字签名
        PKI是CA安全认证体系的基础，为安全认证体系进行密钥管理提供了一个平台，它是一种新的网络安全技术和安全规范。它能够为所有网络应用透明地提供采用加密和数字签名等密码服务所必需的密钥和证书管理。PKI包括由认证中心、证书库、密钥备份及恢复系统、证书作废处理系统及客户端证书处理系统5大系统组成。
        PKI可以实现CA和证书的管理；密钥的备份与恢复；证书、密钥对的自动更换；交叉认证；加密密钥和签名密钥的分隔；支持对数字签名的不可抵赖性；密钥历史的管理等功能。PKI技术的应用可以对认证、机密性、完整性和抗抵赖性方面发挥出重要的作用。
        （1）认证：是指对网络中信息传递的双方进行身份的确认。
        （2）机密性：是指保证信息不泄露给未经授权的用户或供其利用。
        （3）完整性：是指防止信息被未经授权的人篡改，保证真实的信息从真实的信源无失真地传到真实的信宿。
        （4）抗抵赖性：是指保证信息行为人不能够否认自己的行为。
        PKI技术能实现以上这些方面的功能主要是借助数字签名技术。签名是确认文件的一种手段，采用数字签名能够确认以下两点：一是信息是由签名者发送的；二是信息自签发到接收为止，没做任何修改。数字签名的目的就是在保证真实的发送与真实的接收方之间传送真实的信息。因而完善的签名机制应体现发送方签名发送，接收方签名送回执。
        数字签名的算法很多，应用最为广泛的三种是Hash签名、DSS签名（Digital Signature Standard，数字签名标准）、RSA签名。
        Hash数字签名把Hash函数和公钥算法结合起来，可以在提供数据完整性的同时，也可以保证数据的真实性。其原理如下：
        （1）发送者首先将原文用Hash函数生成128位的消息摘要。
        （2）发送者用自己的私钥对摘要再加密，形成数字签名，把加密后的数字签名附加在要发送的原文后面。
        （3）发送者将原文和数字签名同时传给对方。
        （4）接收者对收到的信息用Hash函数生成新的摘要，同时用发送者的公开密钥对消息摘要解密。
        （5）将解密后的摘要与新摘要对比，如两者一致，则说明传送过程中信息没有被破坏或篡改。
        如果第三方冒充发送方发送了一个文件，因为接收方在对数字签名进行解密时使用的是发送方的公开密钥，只要第三方不知道发送方的私用密钥，解密出来的消息摘要与计算机计算出来的新摘要必然是不同的。这就提供了一个安全的确认发送方身份的方法。
        数字签名有两种，一种对整体信息的签名，它是指经过密码变换的被签名信息整体；另一种是对压缩信息的签名，它是附加在被签名信息之后或某一特定位置上的一段签名图样。若按照明、密文的对应关系划分，每一种中又可以分为两个子类，一类是确定性数字签名，即明文与密文一一对应，它对一个特定的信息的签名不变化，如RSA签名；另一类是随机化或概率化数字签名，它对同一信息的签名是随机变化的，取决于签名算法中的随机参数的取值，一个明文可能有多个合法数字签名。
        一个签名体制一般包含两个组成部分：签名算法和验证算法。签名算法或签名密钥是秘密的，只有签名人掌握。验证算法是公开的，以便他人进行验证。
 
       数字签名
        传统商务活动中，我们通过手写签名达到确认信息的目的。电子商务活动中，交易双方互不见面，可以通过数字签名确认信息。数字签名技术有效解决了电子商务交易活动中信息的完整性和不可抵赖性问题。
               数字摘要
                      数字摘要的基本概念
                      数字摘要是利用哈希函数对原文信息进行运算后生成的一段固定长度的信息串，该信息串被称为数字摘要。产生数字摘要的哈希算法具有单向性和唯一性的特点。所谓单向性，也称为不可逆性，是指利用哈希算法生成的数字摘要，无法再恢复出原文；唯一性是指相同信息生成的数字摘要一定相同，不同信息生成的数字摘要一定不同。这一特征类似于人类的指纹特征，因此数字摘要也被称为数字指纹。
                      数字摘要的使用过程
                      数字摘要具有指纹特征，因此可以通过对比两个信息的数字摘要是否相同来判断信息是否被篡改过，从而验证信息的完整性。
                      数字摘要的使用过程如下图所示。
                      
                      数字摘要的使用过程
                      （1）发送方将原文用哈希（Hash）算法生成数字摘要1；
                      （2）发送方将原文同数字摘要1一起发送给接收方；
                      （3）接收方收到原文后用同样的哈希（Hash）算法对原文进行运算，生成新的数字摘要2；
                      （4）接收方将收到的数字摘要1与新生成的数字摘要2进行对比，若相同，说明原文在传输的过程中没有被篡改，否则说明原文信息发生了变化。
                      数字摘要算法
                      哈希（Hash）算法是实现数字摘要的核心技术。数字摘要所产生的信息串的长度和所采用的哈希算法有直接关系。目前广泛应用的哈希算法有MD5算法和SHA-1算法。
                      MD5算法的全称是“Message-Digest Alogrithm 5”，诞生于1991年，由国际著名密码学家、RSA算法的创始人Ron Rivest设计发明，经MD2、MD3和MD4发展而来。MD5算法生成的信息摘要的长度为128位。
                      SHA算法的全称是“Secure Hash Alogrithm”，诞生于1993年，由美国国家标准技术研究院（NIST）与美国国家安全局（NSA）设计。SHA（后来被称作SHA-0）于1995年被SHA-1替代，之后又出现了SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512等，这些被统称为SHA-2系列算法。SHA-1算法生成的信息摘要的长度为160位，而SHA-2系列算法生成的信息摘要的长度则有256位（SHA-256）、384位（SHA-384）、512位（SHA-512）等。与MD5算法相比，SHA算法具有更高的安全性。
                      MD5算法和SHA算法在实际中有着广泛的应用。与公钥技术结合，生成数字签名。目前几乎主要的信息安全协议中都使用了SHA-1或MD5算法，包括SSL、TLS、PGP、SSH、S/MIME和IPSec等。UNIX系统及不少论坛／社区系统的口令都通过MD5算法处理后保存，确保口令的安全性。
                      需要说明的是，2004年8月，在美国加州圣芭芭拉召开的国际密码学会议上，我国山东大学王小云教授宣布了她及她的研究小组对MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD等四个著名密码算法的破译结果。2005年2月，王小云教授又破解了另一国际密码算法SHA-1。这为国际密码学研究提出了新的课题。
               数字签名
                      数字签名的基本概念
                      在ISO 7498-2标准中，数字签名被定义为：“附加在数据单元上的一些数据，或是对数据单元所做的密码变换，这种数据和变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元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”。实际上，简单地讲，数字签名就是在网络中传送信息报文时，附加一个特殊的唯一代表发送者个人身份的标记，以起到传统上手写签名或印章确认的作用。
                      数字签名建立在数字摘要的基础上，结合公钥加密技术实现。发送者应用自己的私钥对数字摘要进行加密，即生成数字签名。由于发送者的私钥仅为发送者本人所有，所以附加了数字签名的信息能够确认消息发送者的身份，也防止了发送者对本人所发送信息的抵赖行为。同时通过数字摘要技术，接收者可以验证信息是否发生了改变，从而确定信息的完整性。
                      数字签名的使用过程
                      数字签名的使用过程包括签名和验证两部分，如下图所示。
                      
                      数字签名的使用过程
                      （1）发送方将原文用哈希（Hash）算法生成数字摘要Z；
                      （2）发送方将数字摘要Z用自己的私钥加密；
                      （3）发送方将加密后的数字摘要Z（即数字签名）同原文一起发送给接收方；
                      （4）接收方用发送方的公钥解密数字签名，得到数字摘要Z；
                      （5）接收方对接收到的原文用同样的哈希（Hash）算法生成数字摘要Z′；
                      （6）比较Z和Z′，若二者相同，说明信息完整且发送者身份是真实的。
                      由以上过程可以看到，数字签名具有以下两个作用：
                      （1）确认信息的完整性。接收方将原文生成的数字摘要与用接收到的原文生成的新的数字摘要进行对比，相同则说明信息没有改变，不同则说明信息内容发生了变化。因此数字签名能够验证信息是否被修改，从而确定信息的完整性。
                      （2）确认信息发送者的身份，保证发送信息的不可抵赖性。发送者用自己的私钥对数字摘要进行加密，接收者如果能用对应的公钥进行解密，则说明信息一定是由该发送者发送的，从而确认了发送者的身份。此外，由于发送者的私钥是发送者本人拥有（除非丢失、泄露或被窃取），所以发送者不能否认自己曾经发送过的信息。
                      数字签名的种类
                      实现数字签名的基本方法有以下几种。
                      （1）RSA签名。RSA签名是基于RSA算法实现数字签名的方案，ISO/IEC 9796和ANSI X9.30-199X已将RSA作为建议数字签名的标准算法。
                      （2）ElGamal签名。ElGamal签名是专门为签名目的而设计。该机制由T.ElGamal于1985年提出，经修正后，被美国国家标准与技术学会（NIST）作为数字签名标准（Digital Signature Standard，DSS）。
                      RSA签名基于大整数素数分解的困难性，ElGamal签名基于求离散对数的困难性。在RSA签名机制中，明文与密文一一对应，对特定信息报文的数字签名不变化，是一种确定性数字签名。ElGamal签名机制采用非确定性的双钥体制，对同一消息的签名，根据签名算法中随机参数选择的不同而不同，是一种随机式数字签名。
 
       数字证书
        数字证书是各类终端实体和最终用户在网上进行信息交流及商务活动的身份证明，在电子交易的各个环节，交易的各方都需验证对方数字证书的有效性，从而解决相互间的信任问题。
        数字证书采用公钥体制，即利用一对互相匹配的密钥进行加密和解密。每个用户自己设定一个特定的仅为本人所知的私有密钥（私钥），用它进行解密和签名，同时设定一个公共密钥（公钥），并由本人公开，为一组用户所共享，用于加密和验证。公开密钥技术解决了密钥发布的管理问题。一般情况下，证书中还包括密钥的有效时间、发证机构（证书授权中心）的名称及该证书的序列号等信息。数字证书的格式遵循ITUT X.509国际标准。
        用户的数字证书由某个可信的证书发放机构（Certification Authority，CA）建立，并由CA或用户将其放入公共目录中，以供其他用户访问。目录服务器本身并不负责为用户创建数字证书，其作用仅仅是为用户访问数字证书提供方便。
        在X.509标准中，数字证书的一般格式包含的数据域如下。
        （1）版本号：用于区分X.509的不同版本。
        （2）序列号：由同一发行者（CA）发放的每个证书的序列号是唯一的。
        （3）签名算法：签署证书所用的算法及参数。
        （4）发行者：指建立和签署证书的CA的X.509名字。
        （5）有效期：包括证书有效期的起始时间和终止时间。
        （6）主体名：指证书持有者的名称及有关信息。
        （7）公钥：有效的公钥以及其使用方法。
        （8）发行者ID：任选的名字唯一地标识证书的发行者。
        （9）主体ID：任选的名字唯一地标识证书的持有者。
        （10）扩展域：添加的扩充信息。
        （11）认证机构的签名：用CA私钥对证书的签名。
               证书的获取
               CA为用户产生的证书应具有以下特性：
               （1）只要得到CA的公钥，就能由此得到CA为用户签署的公钥。
               （2）除CA外，其他任何人员都不能以不被察觉的方式修改证书的内容。
               因为证书是不可伪造的，因此无须对存放证书的目录施加特别的保护。
               如果所有用户都由同一CA签署证书，则这一CA必须取得所有用户的信任。用户证书除了能放在公共目录中供他人访问外，还可以由用户直接把证书转发给其他用户。用户B得到A的证书后，可相信用A的公钥加密的消息不会被他人获悉，还可信任用A的私钥签署的消息不是伪造的。
               如果用户数量很多，仅一个CA负责为所有用户签署证书可能不现实。通常应有多个CA，每个CA为一部分用户发行和签署证书。
               设用户A已从证书发放机构X1处获取了证书，用户B已从X2处获取了证书。如果A不知X2的公钥，他虽然能读取B的证书，但却无法验证用户B证书中X2的签名，因此B的证书对A来说是没有用处的。然而，如果两个证书发放机构X1和X2彼此间已经安全地交换了公开密钥，则A可通过以下过程获取B的公开密钥：
               （1）A从目录中获取由X1签署的X2的证书X1《X2》，因为A知道X1的公开密钥，所以能验证X2的证书，并从中得到X2的公开密钥。
               （2）A再从目录中获取由X2签署的B的证书X2《B》，并由X2的公开密钥对此加以验证，然后从中得到B的公开密钥。
               在以上过程中，A是通过一个证书链来获取B的公开密钥的，证书链可表示为
               X1《X2》X2《B》
               类似地，B能通过相反的证书链获取A的公开密钥，表示为
               X2《X1》X1《A》
               以上证书链中只涉及两个证书。同样，有N个证书的证书链可表示为
               X1《X2》X2《X3》…XN《B》
               此时，任意两个相邻的CAXi和CAXi+1已彼此间为对方建立了证书，对每一个CA来说，由其他CA为这一CA建立的所有证书都应存放于目录中，并使得用户知道所有证书相互之间的连接关系，从而可获取另一用户的公钥证书。X.509建议将所有的CA以层次结构组织起来，用户A可从目录中得到相应的证书以建立到B的以下证书链：
               X《W》W《V》V《U》U《Y》Y《Z》Z《B》
               并通过该证书链获取B的公开密钥。
               类似地，B可建立以下证书链以获取A的公开密钥：
               X《W》W《V》V《U》U《Y》Y《Z》Z《A》
               证书的吊销
               从证书的格式上可以看到，每个证书都有一个有效期，然而有些证书还未到截止日期就会被发放该证书的CA吊销，这可能是由于用户的私钥已被泄漏，或者该用户不再由该CA来认证，或者CA为该用户签署证书的私钥已经泄漏。为此，每个CA还必须维护一个证书吊销列表（Certificate Revocation List，CRL），其中存放所有未到期而被提前吊销的证书，包括该CA发放给用户和发放给其他CA的证书。CRL还必须由该CA签字，然后存放于目录中以供他人查询。
               CRL中的数据域包括发行者CA的名称、建立CRL的日期、计划公布下一CRL的日期以及每个被吊销的证书数据域。被吊销的证书数据域包括该证书的序列号和被吊销的日期。对一个CA来说，它发放的每个证书的序列号是唯一的，所以可用序列号来识别每个证书。
               因此，每个用户收到他人消息中的证书时都必须通过目录检查这一证书是否已经被吊销，为避免搜索目录引起的延迟以及因此而增加的费用，用户自己也可维护一个有效证书和被吊销证书的局部缓存区。
 
       消息
        消息是对象间通信的手段、一个对象通过向另一个对象发送消息来请求其服务。一个消息通常包括接收对象名、调用的操作名和适当的参数（如有必要）。消息只告诉接收对象需要完成什么操作，并不能指示接收者怎样完成操作。消息完全由接收者解释，接收者独立决定采用什么方法来完成所需的操作。
 
       真实性
        真实性是指网络空间信息与实际物理空间、社会空间的客观事实保持一致性。例如，网络谣言信息不符合真实情况，违背了客观事实。
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第6题    在手机中做本题