直接数字签名

使用RSA公钥密码体制

流程如下：

通过哈希函数抽取部分原文M’；
发送方使用**私钥加密M’**得到S;
发送方使用接收方公钥加密S为S’
之后接收方进行验证：先通过本身私钥解密S’,再通过别方公钥解密S得M’,最后通过相同哈希从M中得到M’进行比较即可。,再通过别方公钥解密S得M’,再通过别方公钥解密S得M’,再通过别方公钥解密S得M’

安全考虑：

此方案采取非对称密钥进行签名，其安全性完全依赖于密钥体制的安全性，会产生一些漏洞。

DSA数字签名标准

基本流程：

流程解释：

此方案分关键点在于DSA函数，此函数有4个参数：n(随机数)、PKg（公钥）、SKa（私钥）、H(SHA生成的报文摘要)；返回两个结果：s和r。（这里的s和r就是发送者的签名）

而接收方验证则是将5个参数（如图）传入DSA函数并将得到的结果与r比较。

安全考虑：

此方案的安全性的计算基于离散对数的困难性即攻击者从r中恢复n或者从s恢复SKa在计算上不可行。

也就是说，攻击者在截取到X发送的报文时，可以获得s和r。但是此签名的生成有n和私钥参与，攻击者无法从已有的信息中反推这两个信息，也就无法伪造签名了。

有仲裁的数字签名

方案一：公钥对称密钥加密

基本流程如下：

符号说明：

X:发送方 Y:接收方 A:仲裁机构
H(M) == 哈希函数值，也就是从明文提取的报文段。
|| == 链接，即将前后双方连接在一起成为新的整体
IDx == 为X的身份码
T == 时间戳

流程解释：

首先X与A共享一个密钥Exa，A与Y共享一个密钥Eax。(X、Y不知另外的密钥)
通信过程中发送的报文为明文M

安全考虑：

此方案建立在X和Y对A的高度信任之下，即：

X相信A不会泄露密钥也不会伪造签名
Y相信A的认证是可靠的
X和Y相信在出现问题后A可以

方案二：对称密钥明文加密

基本流程如下：

流程解释：

与方案一比较一下，可知此方案改动的地方：将明文M进行加密。

安全考虑：

此方案可以为明文提供保密性，但是无法解决对仲裁者的约束。因为仲裁者仍然可以伪造签名、虚假认证，只是无法得到明文信息而已。

方案三：公开密钥加密

基本流程如下：

流程解释：

与方案二相比，这里引入公钥密码体制，使得仲裁方只能验证IDx而无法对之后的加密信息进行解密，这段信息只有Y可以解密。这样就保证A无法进行签名的伪造。

安全考虑：

方案三进一步约束了仲裁方，使得其无法与任何一方共谋。

认证协议实例–SET

在正式介绍之前，我们先说一下为什么要介绍SET。因为SET是对数字签名的实际应用，通过对其流程和原理的理解可以帮助我们深入了解数字签名的知识。同时也是为了提醒我们，密码学可以分为算法和应用两部分，前者不断更新，而依托在算法之上的应用也在不断迭代。所以在学习时对于这些应用不要固步自封，认为只有这些技术，我们现在学习的只是一些经典的应用而已。
万变不离其宗，先学习常用算法，之后再学习这些算法在经典场景下的具体应用，前者基本类别不会有太大变化，后者则是在不断更新中。