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来源：能链科技
原文标题：科普 | 数字签名的概念及其原理
在数字时代中。数字化文档的认证性。完整性和不可否认性。是实现信息化安全的基本要求。数字签名则是满足上述要求的主要方式之一。亦是现代密码学的研究内容之一。
数字签名有哪些形式？基于密码学的数字签名优势几何？有哪些常用的数字签名实现方案？这些都是理解数字签名的关键问题。我们将为大家带来系列介绍。
一。数字签名的概念
小到一张试卷的签名。大到商业合同的签署。签名某种程度上是社会经济活动中“契约确认”的核心方式。从而确保契约的合法性和有效性。
在实际生活和工作中。手写签名是一种传统的文件确认方式。如签订协议。支付确认。批复文件等。其表明签名人对文件内容认可。并愿意承担与之相关的责任。
而在数字化应用系统中。发送者同样希望对数字消息进行签名。从而使消息的接收者可以识别伪造信息。更重要的是事后可以追踪到消息发送者来承担相关责任。但是数字信息和传统文件有着显著区别。也导致数字签名技术和传统签名技术有许多不同之处。主要体现在：
首先。传统的手写签名与对应文件通过物理（例如纸张）绑定。而数字信息没有确定的物理载体。所以需要使用算法将签名与消息绑定在一起。可认证。
其次。在签名验证的方法上。传统的手写签名是由消息接收者用眼分辨签名的特征是否相符。结果受验证者主观思想影响。而数字信息通常由电子设备处理。故而签名验证结果依赖于数学算法。较客观。
最后。传统手写签名复制（字体模仿）相对数字信息的复制（粘贴）来说较为困难。因此数字签名需要有更好的方法实现签名的不可重用。防伪造。
简单来说。数字签名（Digital Signature）。一般是附加在某一电子文档中的一组特定的符号或代码。用于表示签发者的身份以及签发者对电子文档的认可。并能被接收者用来验证该电子文档在传输过程中是否被篡改或伪造。因此。基于密码学的数字签名有着如下的优势：
– 消息源认证性：数字签名可以表示签发者的身份。也就是说具有消息源认证性。
– 不可否认性：数字签名生成时需要输入签名者私钥。换句话说。数字签名对应唯一签名主体。并且签名者需要承担不可推卸的责任。即数字签名可以实现不可否认性。
– 消息完整性：数字签名可以检查电子文档在传输过程中是否被篡改或伪造。即保障消息完整性。
二。数字签名原理
从上述定义表明。一个完整的数字签名方案由三部分组成：密钥生成算法。签名算法和验证算法。
密钥生成算法：是根据系统参数为签名者生成公钥和私钥。并用于加解密；
签名算法：是产生数字签名的某种算法。一般是使用签名主体的私钥。对数据摘要进行运算。生成数字签名；
验证算法则是检验一个数字签名是否有效（即是否由指定实体生成）的某种算法。基于公钥进行数字签名验证。
上述图示便描述了数字签名验证的完整过程：
发送方A将消息用Hash算法产生一个消息摘要。这个消息摘要有两个重要特性：抗碰撞性（指找到散列值相同的两条不同的消息是非常困难的）和摘要长度固定（MD5是最常见的摘要算法。速度很快。生成结果是固定的128 bit字节）。使得任何消息产生的签名值长度是一样的。
发送方A产生消息摘要后。用自己的私钥对摘要进行加密。这个加密后的消息摘要就是数字签名。随后发送方A将消息与签名发给接受方B。在这里有人会疑问。为什么对是对消息摘要进行加密签名？对于较大文件而言。消息摘要即可将消息转换成简短的信息摘要。用以验证信息的完整性。还可压缩信息长度提高签名效率。
B接受到消息及其签名后。用发送方A的公钥解密这个签名。获得由发送A生成的消息摘要。接着用发送A所用的Hash算法重新生成所获得的消息的摘要。并对比这两个摘要。如果相同。说明这个签名是发送A针对这个消息的有效签名；如果不相同。则签名无效。
基于上述数字签名的基本原理。人们设计出了众多不同种类的数字签名方案。接下来我们将就基于RSA的签名方案。基于离散对数的签名方案。基于椭圆曲线的签名方案为代表。陆续为大家介绍这些常用的实现方案。