数字签名是一种基于密码学技术的安全机制,用于验证数字信息或文档的真实性、完整性和不可否认性。其核心原理依赖于非对称加密体系,其中涉及一对密钥:私钥和公钥。私钥由发送方秘密保管,用于生成签名;公钥则公开分发,供接收方验证签名。整个过程始于发送方对原始信息应用哈希函数,生成一个固定长度的消息摘要(哈希值)。哈希函数具有单向性和抗碰撞性,确保不同输入产生独特输出,且微小改动会导致哈希值巨变。
接下来,发送方使用私钥加密这个消息摘要,形成数字签名,并将其附加到原始信息上发送。接收方收到后,首先用相同哈希函数计算信息的哈希值,同时使用发送方的公钥解密签名,获取原始哈希值。通过比较这两个哈希值,如果一致,则证明信息未被篡改,且签名有效,从而确认发送方身份。数字签名不仅防止数据伪造,还实现不可否认性,即发送方无法事后否认自己的行为。
这种技术广泛应用于电子商务、电子邮件安全、软件分发和法律文档等领域。例如,在在线交易中,数字签名确保合同真实性;在软件更新中,它验证来源防止恶意代码注入。数字签名的安全性基于数学难题,如大数分解或椭圆曲线离散对数问题,使得从公钥推导私钥在计算上不可行。总体而言,数字签名是现代网络安全的基础工具之一,通过加密和哈希结合,提供可靠的身份认证和数据保护。