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消息摘要算法 编辑
消息摘要算法的主要特征是加密过程不需要密钥,并且经过加密的数据无法被解密,可以被解密逆向的只有CRC32算法,只有输入相同的明文数据经过相同的消息摘要算法才能得到相同的密文。
消息摘要算法主要应用在“数字签名”领域,作为对明文的摘要算法。著名的摘要算法有RSA公司的MD5算法和SHA-1算法及其大量的变体。
消息摘要是把任意长度的输入揉和而产生长度固定的伪随机输出的算法。消息摘要的主要特点有:
①无论输入的消息有多长,计算出来的消息摘要的长度总是固定的。例如应用MD5算法摘要的消息有128个比特位,用SHA-1算法摘要的消息最终有160比特位的输出,SHA-1的变体可以产生192比特位和256比特位的消息摘要。一般认为,摘要的最终输出越长,该摘要算法就越安全。
②消息摘要看起来是“随机的”。这些比特看上去是胡乱的杂凑在一起的。可以用大量的输入来检验其输出是否相同,一般,不同的输入会有不同的输出,而且输出的摘要消息可以通过随机性检验。但是,一个摘要并不是真正随机的,因为用相同的算法对相同的消息求两次摘要,其结果必然相同;而若是真正随机的,则无论如何都是无法重现的。因此消息摘要是“伪随机的”。
③一般地,只要输入的消息不同,对其进行摘要以后产生的摘要消息也必不相同;但相同的输入必会产生相同的输出。这正是好的消息摘要算法所具有的性质:输入改变了,输出也就改变了;两条相似的消息的摘要确不相近,甚至会大相径庭。
④消息摘要函数是无陷门的单向函数,即只能进行正向的信息摘要,而无法从摘要中恢复出任何的消息,甚至根本就找不到任何与原信息相关的信息。当然,可以采用强力攻击的方法,即尝试每一个可能的信息,计算其摘要,看看是否与已有的摘要相同,如果这样做,最终肯定会恢复出摘要的消息。但实际上,要得到的信息可能是无穷个消息之一,所以这种强力攻击几乎是无效的。
⑤好的摘要算法,没有人能从中找到“碰撞”,虽然“碰撞”是肯定存在的。即对于给定的一个摘要,不可能找到一条信息使其摘要正好是给定的。或者说,无法找到两条消息,使它们的摘要相同。
数字签名
数字签名方案是一种以电子形式存储消息签名的方法。一个完整的数字签名方案应该由两部分组成:签名算法和验证算法。一般地说,任何一个公钥密码体制都可以单独地作为一种数字签名方案使用。如RSA作为数字签名方案使用时,可以定义如下:
消息摘要算法
但这种方案过于单纯,它仅可以保证消息的完整性,而无法确保消息的保密性。而且这种方案要对所有的消息进行加密操作,这在消息的长度比较大时,效率使非常低的,主要原因在于公钥体制的加解密过程的低效性。所以这种方案一般不可取。
摘要算法
几乎所有的数字签名方案都要和快速高效的摘要算法(Hash函数)一起使用,当公钥算法与摘要算法结合起来使用时,便构成了一种有效地数字签名方案。
这个过程是:首先用摘要算法对消息进行摘要,然后在把摘要值用信源的私钥加密;接收方先把接收的明文用同样的摘要算法摘要,形成“准签体”,然后再把准签体与用信源的公钥解密出的“签体”进行比较,如果相同就认为消息是完整的,否则消息不完整。
这种方法使公钥加密只对消息摘要进行操作,因为一种摘要算法的摘要消息长度是固定的,而且都比较“短”(相对于消息而言),正好符合公钥加密的要求。这样效率得到了提高,而其安全性也并未因为使用摘要算法而减弱。
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