数字签名是公钥基础结构的基础部分。当我们说PKI时，一般想到的是数字证书，证书颁发机构（CA），银行使用的Key,以及SSL通信等等。

数字证书，一般都是成对存在的，包含证书的公钥，和证书对应的私钥，公钥本身有一定的身份标识功能（如ssl证书中的域名信息，邮件客户端证书的邮箱地址等），对于数字证书的应用比较广泛，但其基本原理简单来说就是公钥用来加密，私钥用来解密。私钥用来签名，公钥用来验证签名。

那么，在我们了解数字签名的技术原理之前，我们先要明白一个和数字签名密切相关的算法：Hash算法。

hash算法是一种散列（密码杂凑）算法。简单来说这个算法有几个很显著的特性：

1.易压缩性，可以很容易的将任何长度的数据映射到固定长度的输出。

2.单向性，它是一种单向密码体制，根据源数据计算一个哈希值很容易，但是要根据计算出的结果得出源数据是不可能的。

3.高灵敏性，就是对于输入数据的变化非常灵敏，即使很小的变化都会输出差异性很大的结果。

4.抗碰撞性，对于不同的数据块，其hash值相同的可能性极小；对于一个指定的数据块，找到和它hash值相同的数据块极为困难。

由于具有这些特性，所以它非常适合用来做数据完整性和文件完整性的校验。目前应用较为广泛的哈希算法主要有sha1，sha256，sha384等，而我们国密与之相对应的是SM3算法，其安全性也是递增的。几年前Google就对SHA-1碰撞实验，就是为了验证其安全性。现在随着科技的飞速的发展和计算能力的提升，sha1也即将要退出历史舞台。

一、工作原理：创建数字签名

现在，让我们逐步了解一下数字签名的过程：

1、将要签名的文件进行hash计算。

2、用私钥将文件的hash值进行签名。

3、除了签名外，还可以添加时间戳以指示签名时间。

这个就是数字签名的主要过程，总的来说就是先对文档进行哈希处理，然后签名者用自己的私钥对文件生成的哈希值进行签名，使用时将原文件和签名数据一起发送。

值得注意的是，数字签名并没有对整个文件进行签名，而是对文件的hash值进行了签名。这样的不仅节约了资源而且提高了效率。

好的，接下来我们讨论一下如何读取和认证签名。

二、工作原理：阅读数字签名

我们已经知道了创建数字签名的过程，随着要来进行数字签名验证。主要过程有以下步骤：

1、将原文件进行hash计算得到hash值。

2、将签名的公钥从签名数据中计算出签名数据中的hash值。

3、将步骤1中得到的hash值和步骤2得到的hash值进行对比，如果对比结果一致则验证通过，反之验证失败。

三、为什么我们要对所有内容进行数字签名？（数字签名的优势）

防伪造：数字签名中的私钥具有唯一性，除签名者之外都不能伪造签名，并防止被假冒。

完整性：由于数字签名中包含hash算法，对签名文档的任何未经授权的修改将立即被显见。

身份标识：证书颁发机构可以对证书的持有者的身份进行识别和验证，可信的CA机构签发的证书可以用于做身份标识。

时间戳：知道文档签署的时间是非常重要的，数字签名可以盖上指示创建签名时间的时间戳。

防抵赖：数字签名不仅可以成为身份识别的依据，同时它也是签名者进行签名操作的有效证据，防止签名方对其产生的行为进行抵赖。

除了要点之外，数字签名的应用会越来越广泛，如今连电子发票和电子合同都加入了数字签名的应用行列，所以它的重要性可以预见。

文章来源: 互联网

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