目 录
第一章 概述 ........................................................................................... 1
1.1课题背景 ............................................................................................................................ 1
1.2数字签名及其应用 ............................................................................................................ 1
1.2.1数字签名概述 .......................................................................................................... 1 1.2.2数字签名的应用 ...................................................................................................... 2 1.3 课题内容 ........................................................................................................................... 3
第二章 数字签名软件的技术支撑 .............................................................. 4
2.1 RSA加密算法 ................................................................................................................... 4
2.1.1 公钥和私钥的产生 ................................................................................................. 4 2.1.2 加密消息 ................................................................................................................. 5 2.1.3 解密消息 ................................................................................................................. 5 2.1.4 安全 ......................................................................................................................... 5 2.1.5 实现细节 ................................................................................................................. 6 2.2 数字签名原理 ................................................................................................................... 7 2.3 散列函数 ........................................................................................................................... 7
2.3.1散列函数的性质 ...................................................................................................... 8 2.3.2 散列函数的应用 ..................................................................................................... 8 2.3.3 MD5算法 .............................................................................................................. 10 2.3.4 SHA-1算法 ............................................................................................................ 11 2.4 C#和.NET ........................................................................................................................ 11
第三章 系统的分析与设计 ................................................................... 13
3.1需求分析 .......................................................................................................................... 13
3.2 总体设计 ......................................................................................................................... 13 3.3 功能模块的划分 ............................................................................................................. 15 3.4 各功能模块的介绍 ......................................................................................................... 16
第四章 系统的实现 .................................................................................. 18
4.1 RSA加密算法的实现 ..................................................................................................... 18
4.1.1 公私密钥的生成 ................................................................................................... 19 4.1.2 使用私钥加密 ....................................................................................................... 20 4.1.3 使用公钥解密 ....................................................................................................... 21 4.1.4 其他 ....................................................................................................................... 21 4.2 散列函数 ......................................................................................................................... 21 4.3 数字签名的实现 ............................................................................................................. 22
4.3.1 设计思想 ............................................................................................................... 22
4.3.2 系统实现 ............................................................................................................... 24 4.4 本章小结 ......................................................................................................................... 33
结束语 ....................................................................................................... 34
致 谢 ....................................................................................................... 35
南京邮电大学2011届本科生毕业设计（论文）
第一章 概述
1.1课题背景
随着Internet和计算机网络技术的蓬勃发展，连通全世界的电子信息通道已经形成，应用Internet网开展电子商务业务也开始具备实用的条件，电子商务获得长足发展的时机已经成熟。专家认为，作为21世纪重要经济增长点的电子商务，其作用不亚于200年前的工业革命。随着世界经济一体化的发展，资金流动越来越快，市场变化也越来越快，各国间经济依存关系更加紧密，发展电子商务的重要性也日益突出。而且凭借其在增加贸易机会、降低贸易成本、简化贸易流程、提高贸易效率等方面的优势，电子商务也越来越得到全球各个国家的重视和支持。
众所周知，在Internet上的电子商务交易过程中，最核心和最关键的问题就是交易的安全性。电子商务主要的安全要素包括：
（1） 有效性，保证电子形式的贸易信息的有效性是开展电子商务的前提； （2） 机密性，电子商务建立在一个较为开放的网络环境上，维护商业机密是其全面推广应用的重要保障；
（3） 完整性，由于数据输入时的意外差错或欺诈行为，可能导致贸易各方信息的差异。此外，数据传输过程中信息的丢失、信息重复或信息传送的次序差异也会导致贸易各方信息的不同。贸易各方信息的完整性将影响到贸易各方的交易和经营策略，保持贸易各方信息的完整性是EC（Eletronic Commerce 电子商务）应用的基础；
（4） 可靠性/不可抵赖性/鉴别，在无纸化的EC方式下，通过手写签名和印章进行贸易方的鉴别是不可能的。因此，要在交易信息的传输过程中为参与交易的个人、企业或国家提供可靠的标识；
（5） 审查能力，根据机密性和完整性的要求，应对数据审查的结果进行记录。 所以为了保证电子商务的健康快速发展，上述的安全性必须得到满足。然而，随着网络的复杂性，网络安全面临着诸多的威胁，如破坏信息的完整性、冒充、抵赖等。这对电子商务的发展也带了许多不安全的因素。因此，必须有一个保密完善的机制运用在电子商务中，才可能保证电子商务的安全。而数字签名便是一个在电子商务交易中维护交易安全的工具。
1.2数字签名及其应用 1.2.1数字签名概述
数字签名是在公钥加密系统的基础上建立起来的,这里首先讲述一下公钥密码的原理：
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南京邮电大学2011届本科生毕业设计（论文）
公钥密码算法使用两个密钥，使用其中一个密钥（称为加密密钥）用于加密，另外一个密钥（称为解密密钥）用于解密。公钥密码算法具有如下特征：
（1）加密密钥与解密密钥是本质上不同的，也就是说如果仅仅知道密码算法和加密密钥，而要确定解密密钥，在计算上不可行的；
（2）大多数公钥密码算法的加密密钥与解密密钥具有互换的性质。如RSA算法，密钥对中的一个用于加密，另外一个就用于解密。
数字签名过程一般对于数据摘要信息进行处理，所谓数据摘要就是散列函数对消息处理产生的散列值，也称其为消息的散列值。摘要信息在数字签名中应用过程可以概述为：首先使用某种散列算法，对要发送的数据进行处理，生成数据摘要信息；然后采用公钥密码算法，用私钥加密数据摘要信息。加密后的数据摘要信息就相当于用户的签名，类似于现实生活中的签名和印章。接收方可以对接收到的签名结果进行验证，以判断签名的有效性。
数字签名在具体实施时，首先发送方对信息施以数学变换，所得到的信息与源信息唯一地对应；在接收方进行逆变换，得到原始信息。只要数学变换方法优良，变换后的信息在传输中就具有很强的安全性，很难被破译、篡改。这个发送方的变换过程就是签名，通常是一种加密措施；对应的逆变换过程就是对签名的认证，通常是一种解密措施。
数字签名与传统签字或印章有根本不同，数字签名的基础是公钥密码学，通过数学的手段来达到传统签字的功能。简单地说，在公钥密码体制中，仅仅签名者自己掌握私钥，而其对应的公钥是公开的，那么签名者用自己的私钥变换数据（加密），其他人就可以利用签名者的公钥来逆变换数据（解密），因为利用其他任何公钥都无法正确逆变换出该私钥变换后的数据，从而就可以鉴别该数据是谁进行的变换处理，亦即是谁的签名。数字签名具有许多传统签名所不具备的优点，如签名因消息而异，同一个人对不同的消息，其签名结果两者是一个混合的不可分割的整体等。所以，数字签名比传统签名更具可靠性。
由上述介绍可知，一个签名体制一般包括两个部分：一个是发送方的签名部分，对消息M签名，可以记作S=Sig（K，M），签字算法使用的密钥是秘密的，即是签字者的私钥。二是接受方的认证部分，对签名S的验证可以记作Ver（M，S，K）={真，假}，认证算法使用的密钥是发送方（即签名者）的公钥。
1.2.2数字签名的应用
数字签名机制作为保障网络信息安全的手段之一，可以解决伪造、抵赖、冒充和篡改问题。
数学签名的目的之一，就是在网络环境中代替传统的手工签字与印章，那么数字签名可以抵御那些网络攻击？
（1）防冒充（伪造）。其他人不能伪造对消息的签名，因为私有密钥只有签名者自己知道，所以其他人不可能构造出正确的签名结果数据。显然自己的私有密钥是一定要保存
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