基于證書的RSA簽名系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
辦公自動(dòng)化OA(Office AutomatizatiON)從最初的以大規(guī)模采用復(fù)印機(jī)等辦公設(shè)備為標(biāo)志的初級(jí)階段,發(fā)展到今天的以運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)為標(biāo)志的現(xiàn)階段,對(duì)企業(yè)辦公方式的改變和效率的提高起到了極大的促進(jìn)作用。該系統(tǒng)采用了獨(dú)立的RSA算法確保了辦公過程中公文流轉(zhuǎn)的真實(shí)性和有效性。
1 RSA算法及數(shù)字證書
1.1 RSA 算法簡(jiǎn)介
?。?)密鑰的生成
密鑰的生成過程:
?、龠x擇兩個(gè)大素?cái)?shù)p,q,(p,q 為互異素?cái)?shù),需要保密);
?、谟?jì)算n = p×q,φ(n) = (p-1)×(q-1);
?、圻x擇整數(shù) e 使 (φ(n),e) =1, 1<e< φ(n);
?、苡?jì)算d,使d = e-1mod φ(n), 得到:公鑰KU={e,n};私鑰KR={d,n}。
?。?)加密用(e,n)加密用(e,n):明文:M < n,密文C = Me(mod n)。
?。?)解密用(d,n)解密用(d,n):密文C,明文M = Cd(mod n)。
1.2 數(shù)字證書
數(shù)字證書是一個(gè)經(jīng)證書授權(quán)中心簽名的包含公開密鑰擁有者及公開密鑰的文件。最簡(jiǎn)單的證書包含一個(gè)公開密鑰、名稱以及證書授權(quán)中心的簽名。一般情況下證書還包含密鑰的有效時(shí)間,發(fā)證機(jī)關(guān),該證書的序列號(hào)等信息。
2 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)的工作原理
?。?)簽名過程
對(duì)要簽名的文檔,首先進(jìn)行散列運(yùn)算(SHA1 或MD5)得到文檔摘要,從證書中得到要簽名的私鑰,然后對(duì)獲取到的散列值進(jìn)行簽名。
?。?)驗(yàn)證過程
驗(yàn)證過程是簽名過程的逆。當(dāng)驗(yàn)收者收到簽名文件時(shí),首先用指明的散列函數(shù)對(duì)原始文件進(jìn)行散列,然后導(dǎo)入簽名者的公鑰對(duì)簽名值進(jìn)行RSA 解密,最后對(duì)該解密值與散列值進(jìn)行比較。
2.2 模塊設(shè)計(jì)
軟件系統(tǒng)主要有證書生成模塊、摘要處理模塊、簽名模塊和驗(yàn)證模塊組成。
證書生成模塊:負(fù)責(zé)提供簽名所需的密鑰,用兩個(gè)txt文件保存,一個(gè)用于保存公鑰,一個(gè)用于保存私鑰;摘要處理模塊:對(duì)要簽名的文檔生成散列的摘要,該系統(tǒng)提供生成16 個(gè)字節(jié)的MD5 算法,和生成20 個(gè)字節(jié)的SHA1 算法;簽名模塊:通過RSA 算法對(duì)對(duì)文檔摘要進(jìn)行簽名,將簽名后的結(jié)果以txt 文檔保存;驗(yàn)證模塊:用RSA 算法對(duì)簽名后的txt 文檔進(jìn)行驗(yàn)證,并返回驗(yàn)證結(jié)果。
2.3 系統(tǒng)流程
系統(tǒng)具體流程如圖1 所示。
圖1 系統(tǒng)流程
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
據(jù)軟件功能模塊設(shè)計(jì),系統(tǒng)定義了三個(gè)公共類:MDE5散列算法類(MD5_CTX)、哈希類(CHash)、RSA 算法類(CRsa)。
系統(tǒng)中主要有的函數(shù)有:Encrypt(char *OutFile,char *InFile,char *RsaKeySTr,char*RsaModStr):根據(jù)摘要生成簽名;Decrypt(char *InFile,char *RsaKeyStr,char *RsaModStr):根據(jù)簽名還原出摘要;OnSHA1Hash():對(duì)選定的文件進(jìn)行SHA1 算法;OnMD5Hash():對(duì)選定的文件進(jìn)行MD5 運(yùn)算。
4 安全性的分析
RSA 算法所用的密鑰來自生成的證書,當(dāng)申請(qǐng)者填入相關(guān)信息后生成兩個(gè)txt 文件,一個(gè)存放私鑰,一個(gè)存放公鑰。
其中私鑰用口令加密了,保證了私鑰的安全。公鑰文件,進(jìn)行了自簽名,這樣就保證了其完整性。密鑰的管理也更加方便。
5 結(jié)語(yǔ)
這里系統(tǒng)經(jīng)過測(cè)試系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行效率,引入了證書來保存相關(guān)的密鑰信息。解決了以前的一些簽名系統(tǒng)密鑰的管理問題,并且滿足了系統(tǒng)安全的基本要求。方便易用并具有一定的安全強(qiáng)度,有效防止了文件傳輸過程中的破壞和篡改。