【发布时间】：2013-06-27 18:25:39
【问题描述】：
我相信我了解数字签名的工作原理，但我仍然不明白它如何保证消息已被已知发件人 (Alice) 加密。
让我们假设 Alice 想向 Bob 发送一条消息。爱丽丝和鲍勃上周见过面，鲍勃正在等待回复yes 或no。汤姆是中间黑客
1。没有数字签名的场景：
// 1) Alice get's Bob public key
var bobPubKey = GetBobsPubKey();
// 2) Alice encrypts yes with bob's public key
var encryptedMessage = AssymetricEncryption.Encrypt("YES", bobPubKey );
// 3) Send message to bob
sendMsgToBob(encryptedMessage);
这种方法的问题在于 Tom 可能截获了消息 encryptedMessage 并将该消息替换为 var newEncryptedMsg = AssymetricEncryption.Encrypt("NO!", bobPubKey ); 当 bob 收到消息时，他不知道它已被 Tom 修改！
2。使用数字签名的场景
// 1) Alice get's Bob's public key
var bobPubKey = GetBobsPubKey();
// 2) Alice encrypts 'yes' with bob's public key
var encryptedMessage = AssymetricEncryption.Encrypt("YES", bobPubKey );
// 3) Alice creates a hash of the encrypted message
var hashOfEncMsg = Sha1(encryptedMessage);
// 4) Alice encryptes that hash with her priveate key
var digitalSignature = AssymetricEncryption.Encrypt(hashOfEncMsg , alicePrivKey);
// 5) Alice sends both the encryptedMsg plus the signature to Bob
var msgToSend = string.Format("someUrl.asp?encMsg={0}&digSignatrue={1}",encryptedMessage , digitalSignature );
sendBobAMsg(msgToSend ); // msg contains encryptedConted + digital Signature
这是 bob 必须做的，以确保消息来自 alice
// 0) Bob receives encrypted msg plus digital signatrue
var msg = RecieveMsg();
var digitalSignature = GetDigSgnatureFromMsg(msg);
var encryptedMessage = GetEncyptedMsgFromMsg(msg);
// 1) Decrypt the msg
var plainText = AssymetricEncryption.Decrypt(encryptedMessage , bobPrivateKey ); // = YES
/* now cause bob also received a digital signature let's do more steps to guaranty that the message came from Alice */
// 2) get Alice public key
var alicePubKey = GetAlicePubKey();
// 2) Create the same hash that Alice created for the msg
var ciphertext = AssymetricEncryption.Encrypt(plainText , bobPubKey ); // here plainText = YES
var hashOfEncMsg = Sha1(ciphertext);
// 3) Decrypt DigitalSignature hash with Alice public key
var aliceHash = AssymetricEncryption.Decrypt(digitalSignature , alicePublicKey);
// 4) Here alice Hash must equal hashOfEncMsg
if( hashOfEncMsg != aliceHash ) { throw new exception("Message has been modified or it does not come from Alice!");
所以我的问题是关于 Alice 哈希必须等于 hashOfEncMsg 的最后一步 4。如果这个验证成功，为什么 Bob 可以保证消息来自 Alice？
我相信 Tom 仍然可以修改消息，方法如下：（我可能在某个地方错了；不可能是数字签名不是他们声称的那样）。
Tom 截获 Alice 的消息
Tom 知道该消息具有数字签名，因此他生成了一个密钥组合，其中他的公钥将与 Alice 的相同。 （不过，Tom 的私钥与 Alice 的不同）
Tom 用 Bob 的公钥加密“否”
Tom 像 Alice 一样创建数字签名，但使用他的私钥
当 bob 收到消息时，他用他的私钥很好地解密它，他看到“否”
然后，bob 将验证签名以查看消息是否来自 alice
bob 用他的公钥加密“否”并计算哈希值。那就是=
hash1bob 解密 get 的 alice 公钥，这与 tom 的相同。
然后 bob 使用该密钥解密 dig 签名。解密该挖掘签名应该等于
hash1！ .Bob 现在认为 Alice 发送了 NO！
编辑
根据我收到的回复，以下是问题的解决方案：
Bob 可以保证消息来自 Alice，因为 Tom 将无法生成与 Alice 公钥在数学上相关的私钥。换句话说，第 2 步（Tom 知道消息中有一个数字 ....）将需要很多时间。因此，如果 Alice 在合理的时间内回复，那么 Bob 可以保证消息来自 Alice。
【问题讨论】：
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您的解决方案是正确的。你的分析很好；如果 Tom 可以 (1) 从公钥中推断出 Alice 的私钥或 (2) 从公钥中推断出 any 私钥，那么 Tom 可以执行您描述的攻击。密码系统被认为是安全的，可以抵御这种攻击；做这两件事都非常困难。您可能会考虑的另一种攻击是：Tom 欺骗 Bob 认为 Tom 的公钥实际上与 Alice 相关联。密码系统的安全性依赖于 Alice 拥有一种安全机制，通过该机制告诉 Bob 她的公钥。
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但是，您关于 Alice 需要在“合理的时间内”回复的结论并不能完全理解什么是“合理的”。 如果密码系统实际上很强大，Tom 需要花费数千、数百万或数十亿年的时间才能根据 Alice 的公钥推断出她的私钥。请记住，只有 相信 RSA 是安全的，因为我们认为很难分解大数；我们没有确凿的证据证明这一说法。如果事实证明传统计算机或量子计算机可以快速分解大量数字，那么系统根本就不安全。
标签： c# cryptography digital-signature encryption-asymmetric