什么是数字签名（123数字签名设计免费版）

数字签名是一种密码机制，用于验证数字和数据的真实性和完整性。 我们可以把它看作是传统手写签名方式的数字化版本，比签名具有更高的复杂性和安全性。

简而言之，我们可以将数字签名理解为附加在消息或文档上的代码。 一旦生成数字签名，它就可以作为消息在从发送方到接收方的传输过程中未被篡改的证据。

虽然使用密码术来保护通信机密性的概念可以追溯到古代，但随着公钥密码术 (PKC) 的发展，数字签名方案在 20 世纪 70 年代成为现实。 因此，要了解数字签名的工作原理，您首先需要了解散列函数和公钥密码学的基础知识。

哈希函数

哈希是数字签名的核心元素之一。 哈希值的运算过程是指将任意长度的数据转换为固定长度的数据。 这是通过称为散列函数的特殊操作实现的。 哈希函数运算产生的值称为哈希值或消息摘要。

当哈希值与加密算法相结合，即利用哈希函数生成哈希值（摘要），可以作为唯一的数字指纹。 这意味着对输入数据（消息）的任何更改都会导致完全不同的输出值（哈希）。 这就是密码哈希函数被广泛用于验证数字和数据真实性的原因。

公钥加密 (PKC)

公钥密码术或 PKC 是指使用一对密钥的加密系统：公钥和私钥。 这两个密钥在数学上是相关的，可用于数据加密和数字签名。

PKC作为一种加密工具，比对称加密具有更高的安全性。 对称加密系统依靠相同的密钥来加密和解密信息，但 PKC 使用公钥加密数据，并使用相应的私钥解密数据。

此外，PKC 还可以用来生成数字签名。 本质上，这个过程的发送者用自己的私钥加密消息（数据）的散列。 接下来，消息的接收者可以使用签名者提供的公钥来检查数字签名是否有效。

在某些情况下，数字签名本身可能包括加密过程，但情况并非总是如此。 例如，比特币区块链使用了 PKC 和数字签名，但它并没有像大多数人想象的那样在过程中进行加密。 从技术上讲，比特币部署了所谓的椭圆曲线数字签名算法 (ECDSA) 来验证交易。

数字签名的工作原理

在加密货币的背景下比特币使用的数字签名方案叫什么，数字签名系统通常包括三个基本过程：散列、签名和验证。

散列数据

第一步是散列消息或数据。 哈希算法用于计算数据并生成哈希值（即消息摘要）。 如上所述，消息的长度可能相差很大，但是当对消息进行哈希处理时，它们的哈希值都具有相同的长度。 这是哈希函数最基本的属性。

但是，仅对消息进行哈希处理并不是生成数字签名的必要条件，因为没有哈希的消息也可以使用私钥加密。 但是，对于加密货币，有必要对消息进行哈希处理，因为处理固定长度的哈希有助于加密程序的工作。

符号

信息经过哈希处理后，消息的发送者需要对其消息进行签名。 这就是公钥加密的用武之地。有几种类型的数字签名算法，每种算法都有自己独特的操作机制。 本质上，散列消息（散列值）由私钥签名，然后消息的接收者可以使用相应的公钥（由签名者提供）来检查其有效性。

也就是说，如果在生成签名时不使用私钥，消息的接收方就无法使用对应的公钥来验证其有效性。 公钥和私钥均由消息的发送者生成，但只有公钥与接收者共享。

请注意，数字签名与每条消息的内容相关联。 因此，与手写签名不同，数字签名对于每条消息都是不同的。

核实

我们举个例子来说明整个过程，包括从开始到最后一步的验证。 假设 Alice 向 Bob 发送消息，对消息进行哈希处理以获得哈希值，然后将该哈希值与她的私钥结合生成数字签名。 数字签名将是消息的唯一数字指纹。

当 Bob 收到消息后，他可以使用 Alice 提供的公钥来检查数字签名的有效性。 这样比特币使用的数字签名方案叫什么，Bob 就可以确定签名是由 Alice 创建的，因为只有她拥有与公钥对应的私钥（至少这与我们的假设是一致的）。

因此，Alice 保管好自己的私钥非常重要。 如果另一个人拿到了爱丽丝的私钥，他们也可以创建一个数字签名并冒充爱丽丝。 在比特币的背景下，这意味着有人可以在爱丽丝不知情的情况下使用她的私钥转移或花费她的比特币。

为什么数字签名很重要？

数字签名通常用于实现以下三个目标：数据完整性、身份验证和不可否认性。

数据的完整性。 Bob 可以验证 Alice 的消息没有被篡改。 消息中的任何更改都将导致完全不同的数字签名。 真实性。 只要 Alice 保管好她的私钥，Bob 就可以使用她的公钥来验证数字签名是由 Alice 自己创建的，而不是其他人。 不可否认性。 一旦生成签名，爱丽丝以后就不能拒绝签署该签名，除非她的私钥以某种方式被泄露。

案子

数字签名可以应用于各种数字文档和证书。 因此，它们有多种应用。 一些最常见的情况包括：

信息技术。 增强互联网通信系统的安全性。 金融。 数字签名可应用于审计、财务报告、贷款协议等。 法律。 数字签名可应用于各种商业合同和法律协议，包括政府文件。 卫生保健。 数字签名可以防止处方和医疗记录中的欺诈行为。 区块链。 数字签名方案确保只有加密货币的合法所有者才能签署交易和转移资金（只要他们的私钥未被泄露）。

局限性

数字签名方案面临的主要挑战主要限于以下三个因素：

算法。 数字签名方案中使用的算法具有很高的质量要求。 其中包括选择可靠的散列函数和加密系统。 实施。 如果算法完备，但没有好的实施方案，数字签名系统也可能存在隐患。 私钥。 如果私钥丢失或以某种方式泄露，则无法保证真实性和不可否认性。 对于加密货币用户，丢失私钥可能会导致重大财务损失。

电子签名与数字签名

简而言之，数字签名可以理解为一种特定类型的电子签名，特别是使用电子手段签署文件和消息。 因此，所有的数字签名都可以被认为是电子签名，反之亦然。

它们之间的主要区别在于身份验证方法。 数字签名需要部署密码系统，例如散列函数、公钥密码术和加密技术。

总结

散列函数和公钥密码学是数字签名系统的核心，在各种情况下都有应用。 如果实施得当，数字签名可以提高安全性、确保完整性并促进对各种数据的验证。

在区块链世界中，数字签名用于签署和授权加密货币交易。 它们对比特币尤为重要，因为数字签名确保硬币只能由拥有相应私钥的人使用。

虽然我们使用电子签名和数字签名已经很多年了，但是还有很大的发展空间。 大多数官方文件仍然以纸质材料为主，但随着越来越多的系统向数字化迁移，我们将看到更多的数字签名方案。