數字簽名技術的應用探析

陳余良

湖南警察學院,湖南長沙 410138

0 引言

如今計算機網絡已經普及到各個領域中，而各領域對于網絡的安全性都十分重視，作為網絡信息安全的核心技術之一，數字簽名技術能夠確定發送者的身份。

所謂的“數字簽名”指的是一些附加在數據單元上的數據或對數據單元所作的密碼變換，通常來說，這些數據用來進行數據單元的來源及其完整性的確定并對數據進行保護，防止其遭到偽造。

通常來說，數字簽名的獲取可以通過如下方式，即基于公鑰密碼體制和私鑰密碼體制，其中基于公鑰密碼體制的數字簽名用的較多。

如今，數字簽名己經在商業、金融、軍事等多個領域得到了廣泛地應用，特別對于電子郵件、電子商務及電子政務等領域來說，其應用已經相當成熟。

1 在電子郵件及數據交換方面的應用

如今，應用數字簽名技術的郵件標準主要有S/MIME和PEM。其中，安全電子郵件所提供的郵件都經過了加密及其簽名，通過公鑰算法實現對用戶所簽名郵件的保護，防止這些郵件被篡改，這些經過加密的郵件只能由郵件接收者閱讀，而接受者以外的任何人，甚至是發送者都無法獲取其內容。

在進行安全電子郵件的使用前首先要先進行兩個安全證書的申請，可在證書頒發機構處或其他使用標準證頒發機構進行申請。若需要經常性使用，則需要進行一個長期有效證書的申請，而用戶需進行身份證明，還要繳納相應的費用。用戶申請數字證書成功后將會獲得一對相應的公私密鑰。此密鑰對只能存儲在用戶本地的PC之中。

如果要進行AIMC安全郵件服務的使用時，還需將其導入到AIMC中才行。通常來說，可以通過兩步將其導入，首先，用戶將密鑰對導出并以PKCS #12格式進行保存。然后，用戶將所導出的文件利用瀏覽器將其導入WebMail中去。

當電子郵件軟件使用私鑰加密的郵件，且在郵件中進行簽名PKCS#7Signature的添加時，此簽名就囊括了用戶的證書，就會驗證郵件的簽名。若接收者所采用的郵件工具支持S/MIME時，驗證簽名就需驗證證書鏈，這需以已頒發的S/MIME證書的CA的證書為依據，因此用戶首先必須將根證書發送給別人并確保其安裝成功，否則經過簽名的郵件將無法通過驗證。

這時，當接收者接收到簽名郵件后，可以查看郵件的屬性并看到用戶證書，并成功將用戶證書添加到其地址欄中，并綁定到其中的郵件地址。這樣即實現了加密郵件的發送和接收了。

2 在電子商務中的應用

安全電子交易，SET（Secure Electronic Transaction），為消費者、商家及其銀行提供了相互間的認證，并保證了所交易數據的完整性、安全性及其交易的不可否認性，保障了消費者的隱私不被泄露。

SET如今己成為最為流行和通用的一種安全電子商務標準，其所應用的核心技術主要包括了公開秘密加密、數字簽名、數字證書及數字信封等。SET協議的流程如下圖所示：

圖1 SET協議流程

3 在遠程控制中的應用

在遠程控制這一應用環境中，數據機密性通常不是最主要的安全問題，最主要的問題是數據的完整性及其數據源的不可抵賴性。通常來說，遠程管理需實現如下兩個方面的內容：

一是合法用戶才可管理系統；二是確保管理配置信息不會被篡改。通常來說，數字簽名的應用可以很好的解決這兩方面的問題。

在遠程管理系統中，數字簽名應用的過程如下：首先，先在遠程管理系統的客戶端管理信息的摘要，然后通過管理員私鑰進行管理信息的摘要的簽名。然后以管理信息敏感程度為依據，選擇是否進行管理信息自身的加密。最后將管理信息及其簽名一同發送到遠程管理系統相應的服務器端。待其執行完管理指令后再進行管理結果的簽名，將管理指令的執行結果及其結果簽名一并發給管理員。

通常來說，數字簽名技術都是配合數字證書進行應用的。數字證書指的是根據公認的第三方權威機構所頒發的能夠在網絡通信中進行使用的以標識進行通信雙方身份數字相關信息的集合。

其不僅包括最基本的身份信息，還包括了證書持有者的公鑰，以實現對此公鑰相匹配的私鑰加密信息的解密。所以，應當確保遠程管理系統服務器端保存有管理員相應的證書。

4 在電子政務中的應用

作為電子政務的安全基礎，數字簽名廣泛應用于該領域的各個方面，一下重點就集中比較常用的簽名進行介紹。

4.1 門限簽名

門限簽名主要應用于電子政務中電子公文批示的實現過程中。例如某人需要向決策機構提出申請M并請求批示。

對于委員會成員而言，其由n個成員所組成，而根據規定只有超過t個成員同意才可批準此報告。

先對委員會成員進行組群，并通過CA進行密匙（S_V）的分發，同時將（c；，b；）發送至簽名合成者C。后通過電子政務中轉發文件的相應機構將申請M通過各委員的公鑰進行加密，然后將Ek，（M）發給各個委員，通過其各自的私鑰解密獲得消息從審閱申請。

若同意按之前制定好的門限簽名方法進行簽名，（Y，V），則將簽名后的信息發至簽名合成者C，由其進行消息簽名的合成。若已達規定人數t，則可生成正確簽名；若不到規定人數則無法通過。

最終將所得結果轉交至申請者，申請者即可向其它相關部門進行簽名有效性的驗證，并最終實現自己的目的。其中所有工作基本都是借助于網絡來實現的，無論委員身在何方都可及時獲得消息，因而很大程度上避免了文件轉交時可能會出現的延遲和泄密等情況。

同時，還可確保委員在無干擾情況下進行問題的研究，因而確保了決定的客觀性。門限簽名對于實現政府機構權力的分割及辦事效率方面都有相當重要的意義。

4.2 電子投票

此外，通過數字簽名技術的應用，還可實現電子政務信息系統的電子投票過程，這樣，投票人無論身在何方，都可方便地進行投票，還可節約時間，確保整個過程的安全性。

投票過程如下：

1）首先進行注冊，投票者先將選票內容盲化，同時連同自己身份一同傳給投票管理中心；

2）進行簽名，管理中心對投票者的身份進行驗證且看其是否己投票，若已投票則拒絕進行簽名；若身份合法且首次投票，則對盲化消息先進行簽名，并將其傳送給投票人；

3）投票者從盲簽名處得到更多真實消息的簽名至后，進行自認為安全的選票的構造并將其傳送給計票人；

4）計票人收到選票之后將編號進行公開；

5）投票者以公開選票為依據，了解自己的選票是否得到了正確的計入，若發現選票未公開可提出自己的質疑；

6）若投票人沒有異議，則可將真實的選舉內容及秘密參數發給計票人進行驗證。托數據和計票人收到并同所公開的相關數據相一致，則將其視為合法的選票。最后通過計票人進行選票最終結果的公開。

5 結論

除了上述領域之外，數字簽名還應用到了訪問控制、軟件驗證及病毒檢測等相關領域的不同方面。

總之，隨著網絡信息技術的飛速發展，數字簽名技術的應用將會得到更加廣泛地應用，屆時甚至可能成為人們的第二身份證，那時將會發揮更加重要的作用。

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