一種帶可信時(shí)間戳的數(shù)字簽名

1、福建電腦年第期一種帶可信時(shí)間戳的數(shù)字簽名郭朝鋒（同濟(jì)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系上海）【摘要】：數(shù)字簽名方案采用公鑰加密技術(shù)確保了文檔數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性和不可抵賴性，但是它是時(shí)間不敏感性的，可能使得簽名含有相同的時(shí)間而發(fā)生沖突。本文引入了可信時(shí)間戳概念來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種帶有時(shí)間戳的數(shù)字簽名方案。【關(guān)鍵詞】：數(shù)字簽名，可信時(shí)間戳，數(shù)字簽名引言數(shù)字簽名技術(shù)能確保電子文件來(lái)源的真實(shí)性以及防止發(fā)送方事后抵賴。其一般的實(shí)現(xiàn)方案是采用算法對(duì)原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行雜湊操作，然后使用非對(duì)稱私鑰對(duì)雜湊的結(jié)果進(jìn)行加密產(chǎn)生簽名；接收方采用相應(yīng)的公鑰進(jìn)行驗(yàn)證。已有的多數(shù)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)會(huì)在簽名時(shí)加入本地系統(tǒng)時(shí)間數(shù)據(jù)作為時(shí)間戳

2、，用來(lái)表明簽名的序號(hào)或者產(chǎn)生的時(shí)間。但是數(shù)字簽名的過(guò)程和系統(tǒng)本地時(shí)間不是獨(dú)立的，這可能造成兩個(gè)簽名的時(shí)間戳相同而無(wú)法區(qū)分的問(wèn)題，也就是說(shuō)數(shù)字簽名是時(shí)間不敏感的。針對(duì)此類問(wèn)題，文獻(xiàn)提出了可信時(shí)間戳的概念。本文受到這一啟發(fā)，以中介紹的數(shù)字簽名為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種帶有可信時(shí)間戳的數(shù)字簽名。可信時(shí)間戳數(shù)字簽名悖論在文獻(xiàn)中，描述了這樣一種情況：在為簽名的數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)間戳之后，如果系統(tǒng)時(shí)鐘復(fù)位，就會(huì)為簽名產(chǎn)生相同的時(shí)間戳。這樣可能會(huì)為同一個(gè)數(shù)據(jù)在不同的時(shí)間產(chǎn)生了相同的時(shí)間戳。從而簽名的接收方收到帶有相同時(shí)間戳的簽名。因這兩個(gè)簽名同樣合法，接收方無(wú)法區(qū)分這兩個(gè)版本的簽名，也不能判斷它們的先后順序，所以只能拒絕這

3、兩個(gè)簽名。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要使得簽名產(chǎn)生的過(guò)程和時(shí)間戳產(chǎn)生的過(guò)程獨(dú)立。一種解決辦法是在簽名時(shí)不采用本地系統(tǒng)時(shí)間作為時(shí)間戳，而是由一個(gè)可信的第三方專門提供。為此引入可信時(shí)間戳的概念?？尚艜r(shí)間戳可信時(shí)間戳是由簽名雙方都認(rèn)可的第三放產(chǎn)生的時(shí)間戳，它獨(dú)立于簽名雙方的本地系統(tǒng)時(shí)間，因此可以解決中的悖論問(wèn)題。在實(shí)現(xiàn)中，可信的第三方可以為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間機(jī)構(gòu)或者國(guó)家測(cè)量協(xié)會(huì)等等。文獻(xiàn)中的可信時(shí)間戳方案包含個(gè)實(shí)體：時(shí)間源實(shí)體（），時(shí)間戳機(jī)構(gòu)（，），請(qǐng)求方（），驗(yàn)證（），可信方（）?？尚欧娇梢允钦?qǐng)求方或者任意第三方。通過(guò)時(shí)間源實(shí)體（可以是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間機(jī)構(gòu)（）或者國(guó)家測(cè)量協(xié)會(huì)（），調(diào)整其時(shí)間。提供時(shí)間戳令牌給請(qǐng)求

4、方，簽名的接收方可以對(duì)這個(gè)令牌進(jìn)行驗(yàn)證。產(chǎn)生可信時(shí)間戳的過(guò)程如圖所示。請(qǐng)求方對(duì)要簽名的數(shù)據(jù)采用算法進(jìn)行雜湊，然后使用自己的私鑰進(jìn)行加密產(chǎn)生簽名（記為），然后請(qǐng)求方把發(fā)給作為一個(gè)請(qǐng)求。把時(shí)間戳添加到簽名中，并且對(duì)它們進(jìn)行秘密綁定（即簽名），作為新的簽名（記為）。將，時(shí)間戳和作為時(shí)間戳令牌（）返回給請(qǐng)求方。請(qǐng)求方把原始數(shù)據(jù)和時(shí)間戳令牌發(fā)給接收方。接受方可以對(duì)含有時(shí)間戳令牌的簽名進(jìn)行驗(yàn)證?？尚艜r(shí)間戳在數(shù)字簽名中的應(yīng)用數(shù)字簽名為開放式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的電子商務(wù)（）提供了數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)源驗(yàn)證、身份鑒別和不可抵賴性等特性。文獻(xiàn)主要介紹了通用的電子商務(wù)框架結(jié)構(gòu)、數(shù)字簽名設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。但其數(shù)字簽名設(shè)計(jì)部分沒有提

5、供可信時(shí)間戳的設(shè)計(jì)。本文在對(duì)這一設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改時(shí)，加入了模塊，使得簽名者能夠產(chǎn)生包含可信時(shí)間戳的簽名。該簽名方案應(yīng)用到實(shí)際的電子商務(wù)中，可以有效的避免數(shù)字簽名悖論的產(chǎn)生。數(shù)字簽名的實(shí)現(xiàn)主要是對(duì)數(shù)字簽名包（）的設(shè)計(jì)。數(shù)字簽名包以商業(yè)文檔（如格式的訂購(gòu)單或者格式的文檔或者文本）作為輸入，基于的語(yǔ)法和處理規(guī)則產(chǎn)生數(shù)字簽名。數(shù)字簽名包由如下六個(gè)模塊組成：（）簽名產(chǎn)生模塊（）用來(lái)構(gòu)成格式的元素；（）簽名驗(yàn)證模塊（）對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證，以判定簽名是否由原始發(fā)送者簽名和是否被修改；（）轉(zhuǎn)化模塊（）采用簽名和處理協(xié)議中的算法對(duì)原始的商業(yè)文檔對(duì)象進(jìn)行轉(zhuǎn)化；（）雜湊模塊（）采用一種算法（如）對(duì)轉(zhuǎn)化后的文檔進(jìn)行雜湊操

6、作；（）簽名模塊（）使用的私鑰和元素中指定的算法對(duì)雜湊后的對(duì)象進(jìn)行運(yùn)算，得到簽名值（）。（）模塊（）將時(shí)間戳加到請(qǐng)求方的簽名中，通過(guò)對(duì)它們簽名進(jìn)行綁定，最后把原簽名、時(shí)間戳和新簽名作為時(shí)間戳令牌（）返回給請(qǐng)求方。數(shù)字簽名產(chǎn)生圖所示是簽名元素的產(chǎn)生過(guò)程。數(shù)字簽名包的數(shù)字簽名產(chǎn)生模塊以商業(yè)文檔（如寫的訂購(gòu)單）作為輸入，產(chǎn)生類型（將簽名附加到文檔末尾）的數(shù)字簽名。（）按應(yīng)用程序制定的算法對(duì)輸入文檔進(jìn)行轉(zhuǎn)化，計(jì)算轉(zhuǎn)化后文檔的值，即使用算法對(duì)轉(zhuǎn)化后文檔進(jìn)行雜湊計(jì)算。（）將元素、元素、組成元素。（）使用的私鑰和元素中指定的算法計(jì)算得到簽名值。圖可信時(shí)間戳產(chǎn)生過(guò)程圖數(shù)字簽名的產(chǎn)生福建電腦年第期!（上接第頁(yè)）

7、到數(shù)據(jù)庫(kù)，管理人員通過(guò)項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)對(duì)評(píng)審項(xiàng)目進(jìn)行管理；最后，內(nèi)部用戶通過(guò)綜合查詢系統(tǒng)進(jìn)行查詢分析，而外部用戶通過(guò)中心網(wǎng)站對(duì)已評(píng)審項(xiàng)目進(jìn)行查詢。具體系統(tǒng)操作流程如下圖所示：系統(tǒng)運(yùn)行模式財(cái)政投資在線評(píng)審管理信息系統(tǒng)有復(fù)雜性，為了滿足實(shí)際工作的需要，在系統(tǒng)構(gòu)建之前對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行模式進(jìn)行設(shè)計(jì)是必須的。系統(tǒng)一般運(yùn)行模式如圖所示：結(jié)束語(yǔ)財(cái)政投資在線評(píng)審管理系統(tǒng)對(duì)于推動(dòng)財(cái)政投資評(píng)審信息化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)財(cái)政投資評(píng)審高效、透明具有重要的意義。它能有效減少財(cái)政投資評(píng)審任務(wù)分配的盲目性，使人力資源得到有效配置；數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新、記錄，對(duì)評(píng)審人員的監(jiān)督更加有效；項(xiàng)目信息的統(tǒng)計(jì)，更加方便準(zhǔn)確；對(duì)于財(cái)政投資評(píng)審的管理，具有積

8、極的意義。但是，由于財(cái)政投資在線評(píng)審管理在國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例，只能在現(xiàn)有工作實(shí)踐基礎(chǔ)上進(jìn)行一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，是對(duì)實(shí)際工作的一種探索，尚有很多需要完善的地方。參考文獻(xiàn)：基本建設(shè)投資與財(cái)務(wù)管理手冊(cè)，中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，年月，財(cái)政部經(jīng)濟(jì)建設(shè)司編。財(cái)政投資評(píng)審指南，中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，年月，財(cái)政部經(jīng)濟(jì)建設(shè)司編。工程項(xiàng)目可行性研究，人民郵電出版社，年月，王立國(guó)、王紅巖、宋維佳主編。項(xiàng)目管理，中國(guó)人民大學(xué)出版社，年月，李濤、張莉主編。圖系統(tǒng)運(yùn)行模式圖（）把發(fā)給，請(qǐng)求一個(gè)可信時(shí)間戳。把時(shí)間戳添加到后，然后加密產(chǎn)生新的簽名。將，時(shí)間戳，新的簽名值和（進(jìn)行簽名的公鑰信息）組成元素返回。（）將、和元素構(gòu)成元素，返回結(jié)果給應(yīng)

9、用程序。簽名驗(yàn)證驗(yàn)證過(guò)程如圖所示，數(shù)字簽名驗(yàn)證以商業(yè)文檔和所附的簽名作為輸入進(jìn)行驗(yàn)證。簽名驗(yàn)證包含如下三部分：圖數(shù)字簽名的驗(yàn)證（）元素的驗(yàn)證按元素中元素指定的算法和指定的算法對(duì)商業(yè)文檔進(jìn)行轉(zhuǎn)化并計(jì)算雜湊值，然后與保存在元素中的元素的值進(jìn)行比較，如果相等，則驗(yàn)證成功，否則失敗。（）元素的驗(yàn)證從的中抽取公鑰信息和時(shí)間戳的簽名值。用公鑰信息初始化對(duì)象，把簽名值傳給的函數(shù)（），進(jìn)行簽名驗(yàn)證。如果驗(yàn)證結(jié)果不一致，則的驗(yàn)證失敗。（）元素的驗(yàn)證類似的驗(yàn)證。從元素的中抽取公鑰信息和文檔的簽名。用公鑰信息初始化對(duì)象，把簽名值傳給的函數(shù)（），進(jìn)行驗(yàn)證。如果不一致，則的驗(yàn)證失敗。結(jié)束語(yǔ)一般的數(shù)字簽名具有時(shí)間不敏感性的特點(diǎn)，因此有可能產(chǎn)生相同時(shí)間的簽名。為了解決這一簽名悖