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第1章 加密与数字签名 信息安全大赛实训，上海大学计算机学院 主要内容 本章介绍如何利用Java进行： 消息摘要 私钥加密 公钥加密 数字签名 数字证书 SSL双向认证 消息摘要 消息摘要的作用 单向散列函数 MD5算法 SHA安全散列算法 消息摘要的作用 在网络安全目标中，要求信息在生成、存储或传 输过程中保证不被偶然或蓄意地删除、修改、伪 造、乱序、重放、插入等破坏和丢失，因此需要 一个较为安全的标准和算法，以保证数据的完整 性。 常见的消息摘要算法有： Ron Rivest设计的MD （Standard For Message Digest，消息摘要标准）算法 NIST设计的SHA （Secure Hash Algorithm ，安全 散列算法） 单向散列函数 消息摘要算法采用单向散列（hash ）函数从明文 产生摘要密文。 摘要密文又称为哈希函数、数字指纹（Digital Fingerprint ）、压缩（Compression ）函数、紧 缩（Contraction ）函数、数据认证码DAC （Data authentication code ）、篡改检验码MDC （ Manipulation detection code ）。 散列函数的输出值有固定的长度，该散列值是消 息M的所有位的函数并提供错误检测能力，消息 中的任何一位或多位的变化都将导致该散列值的 变化。从散列值不可能推导出消息M ，也很难通 过伪造消息M’来生成相同的散列值。 HASH函数 也称哈希函数、散列函数 是一种由不定长的自变量到定长的函数值的单向 映射 HASH函数 Hash函数的值称为作为自变量的消息的“散列值” 或“消息摘要”、“数字指纹” 消息M Hash函数 散列值h 变长，称为“原像” 单向“映射” 定长，称为“映像” 不同的原像映射出相同的映象称为“碰撞”或“冲突” 映象相同的两个原像互称为“等价原像” 单向散列函数的特点 单向散列函数 H(M)作用于一个任意长度的数据M ，它返回一个固定长度的散列h，其中h的长度为 m，h称为数据M的摘要。单向散列函数有以下特 点： 给定M，很容易计算h； 给定h，无法推算出M； 除了单向性的特点外，消息摘要还要求散列函数具 有“防碰撞性”的特点： 给定M，很难找到另一个数据N，满足H(M)=H(N)。 单向散列函数的抗碰撞性 抗碰撞性的能力体现出单向散列函数对抗生日攻 击和伪造的能力。 弱抗碰撞性（Weak collision resistance）： 对于任意给定的M，找到满足M≠N且H(M)=H(N)的N，在 计算上是不可行的； 强抗碰撞性（Strong collision resistance）： 找到任何满足H（x）=H（y） 的偶对（x，y）在计算 上是不可行的。 哈希函数分类 根据安全水平 弱无碰撞 强无碰撞 注：强无碰撞自然含弱无碰撞！ 根据是否使用密钥 带秘密密钥的Hash函数：消息的散列值由只有通信双 方知道的秘密密钥K来控制，此时散列值称作 MAC(Message Authentication Code) 不带秘密密钥的Hash函数：消