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篇1
Keywords:digitalsignature;encryptiontechnology;digitalcertificate;electronicdocuments;securityissues
1引言
随着我国医药事业的发展，研制新药，抢占国内市场已越演越烈。以前一些医药都是靠进口，不仅成本高，而且容易形成壁垒。目前，我国的医药研究人员经过不懈的努力，开始研制出同类同效的药物，然而这些药物在走向市场前，必须经过国际权威医疗机构的审批，传统方式是药物分析的原始数据都是采用纸张方式，不仅数量多的吓人，而且一旦有一点差错就需从头做起，浪费大量的人力、物力、财力。随着INTERNET的发展和普及，人们开始考虑是否能用互联网来解决数据传输问题。他们希望自己的仪器所做的结果能通过网络安全传输、并得到接收方认证。目前国外针对这一情况已⒘四承┤砑欢捎诩鄹癜汗螅际醪皇呛艹墒欤勾τ谘橹そ锥危媸被嵘兜脑颍诤苌偈褂谩U饩透谝揭┭蟹⑹乱敌纬闪思际跗烤保绾慰⒊鍪视榈南嘤θ砑创俳夜揭┥笈ぷ鞯姆⒄咕统闪斯诘那把亓煊颍胰涨肮谡夥矫娴难芯坎皇呛芏唷?lt;/DIV>
本文阐述的思想：基本上是参考国际国内现有的算法和体制及一些相关的应用实例，并结合个人的思想提出了一套基于公钥密码体制和对称加密技术的解决方案，以确保医药审批中电子文本安全传输和防止窜改，不可否认等。
2算法设计
2.1AES算法的介绍[1]
高级加密标准（AdvancedEncryptionStandard）美国国家技术标准委员会(NIST)在2000年10月选定了比利时的研究成果"Rijndael"作为AES的基础。"Rijndael"是经过三年漫长的过程，最终从进入候选的五种方案中挑选出来的。
AES内部有更简洁精确的数学算法,而加密数据只需一次通过。AES被设计成高速，坚固的安全性能，而且能够支持各种小型设备。
AES和DES的性能比较：
（1）DES算法的56位密钥长度太短；
（2）S盒中可能有不安全的因素；
（3）AES算法设计简单，密钥安装快、需要的内存空间少，在所有平台上运行良好，支持并行处理，还可抵抗所有已知攻击；
（4）AES很可能取代DES成为新的国际加密标准。
总之，AES比DES支持更长的密钥，比DES具有更强的安全性和更高的效率，比较一下，AES的128bit密钥比DES的56bit密钥强1021倍。随着信息安全技术的发展，已经发现DES很多不足之处，对DES的破解方法也日趋有效。AES会代替DES成为21世纪流行的对称加密算法。
2.2椭圆曲线算法简介[2]
2.2.1椭圆曲线定义及加密原理[2]
所谓椭圆曲线指的是由韦尔斯特拉斯（Weierstrass）方程y2+a1xy+a3y＝x3+a2x2+a4x+a6(1)所确定的平面曲线。若F是一个域，ai∈F,i=1,2,…,6。满足式1的数偶(x,y)称为F域上的椭圆曲线E的点。F域可以式有理数域，还可以式有限域GF(Pr)。椭圆曲线通常用E表示。除了曲线E的所有点外，尚需加上一个叫做无穷远点的特殊O。
在椭圆曲线加密（ECC）中，利用了某种特殊形式的椭圆曲线，即定义在有限域上的椭圆曲线。其方程如下：
y2=x3+ax+b(modp)(2)
这里p是素数，a和b为两个小于p的非负整数，它们满足：
4a3+27b2(modp)≠0其中，x,y,a,b∈Fp,则满足式（2）的点（x,y）和一个无穷点O就组成了椭圆曲线E。
椭圆曲线离散对数问题ECDLP定义如下：给定素数p和椭圆曲线E，对Q=kP,在已知P,Q的情况下求出小于p的正整数k。可以证明，已知k和P计算Q比较容易，而由Q和P计算k则比较困难，至今没有有效的方法来解决这个问题，这就是椭圆曲线加密算法原理之所在。
2.2.2椭圆曲线算法与RSA算法的比较
椭圆曲线公钥系统是代替RSA的强有力的竞争者。椭圆曲线加密方法与RSA方法相比，有以下的优点：
（1）安全性能更高如160位ECC与1024位RSA、DSA有相同的安全强度。
（2）计算量小，处理速度快在私钥的处理速度上（解密和签名），ECC远比RSA、DSA快得多。
（3）存储空间占用小ECC的密钥尺寸和系统参数与RSA、DSA相比要小得多，所以占用的存储空间小得多。
（4）带宽要求低使得ECC具有广泛得应用前景。
ECC的这些特点使它必将取代RSA，成为通用的公钥加密算法。比如SET协议的制定者已把它作为下一代SET协议中缺省的公钥密码算法。
2.3安全散列函数（SHA）介绍
安全散列算法SHA(SecureHashAlgorithm，SHA)[1]是美国国家标准和技术局的国家标准FIPSPUB180-1，一般称为SHA-1。其对长度不超过264二进制位的消息产生160位的消息摘要输出。
SHA是一种数据加密算法，该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善，现在已成为公认的最安全的散列算法之一，并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。散列函数值可以说时对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。
3数字签名
“数字签名”用来保证信息传输过程中信息的完整和提供信息发送者的身份认证和不可抵赖性。数字签名技术的实现基础是公开密钥加密技术，是用某人的私钥加密的消息摘要用于确认消息的来源和内容。公钥算法的执行速度一般比较慢，把Hash函数和公钥算法结合起来，所以在数字签名时，首先用hash函数（消息摘要函数）将消息转变为消息摘要，然后对这个摘
要签名。目前比较流行的消息摘要算法是MD4,MD5算法，但是随着计算能力和散列密码分析的发展，这两种算法的安全性及受欢迎程度有所下降。本文采用一种比较新的散列算法――SHA算法。
4解决方案：
下面是医药审批系统中各个物理组成部分及其相互之间的逻辑关系图：
要签名。目前比较流行的消息摘要算法是MD4,MD5算法，但是随着计算能力和散列密码分析的发展，这两种算法的安全性及受欢迎程度有所下降。本文采用一种比较新的散列算法――SHA算法。
4解决方案：
下面是医药审批系统中各个物理组成部分及其相互之间的逻辑关系图：
图示：电子文本传输加密、签名过程
下面是将医药审批过程中的电子文本安全传输的解决方案：
具体过程如下：
（1）发送方A将发送原文用SHA函数编码，产生一段固定长度的数字摘要。
（2）发送方A用自己的私钥（keyA私）对摘要加密，形成数字签名，附在发送信息原文后面。
（3）发送方A产生通信密钥（AES对称密钥），用它对带有数字签名的原文进行加密，传送到接收方B。这里使用对称加密算法AES的优势是它的加解密的速度快。
（4）发送方A用接收方B的公钥（keyB公）对自己的通信密钥进行加密后，传到接收方B。这一步利用了数字信封的作用，。
（5）接收方B收到加密后的通信密钥，用自己的私钥对其解密，得到发送方A的通信密钥。
（6）接收方B用发送方A的通信密钥对收到的经加密的签名原文解密，得数字签名和原文。
（7）接收方B用发送方A公钥对数字签名解密，得到摘要；同时将原文用SHA－1函数编码，产生另一个摘要。
（8）接收方B将两摘要比较，若一致说明信息没有被破坏或篡改。否则丢弃该文档。
这个过程满足5个方面的安全性要求：（1）原文的完整性和签名的快速性：利用单向散列函数SHA－1先将原文换算成摘要，相当原文的指纹特征，任何对原文的修改都可以被接收方B检测出来，从而满足了完整性的要求；再用发送方公钥算法（ECC）的私钥加密摘要形成签名，这样就克服了公钥算法直接加密原文速度慢的缺点。（2）加解密的快速性：用对称加密算法AES加密原文和数字签名，充分利用了它的这一优点。（3）更高的安全性：第四步中利用数字信封的原理，用接收方B的公钥加密发送方A的对称密钥，这样就解决了对称密钥传输困难的不足。这种技术的安全性相当高。结合对称加密技术(AES)和公开密钥技术(ECC)的优点，使用两个层次的加密来获得公开密钥技术的灵活性和对称密钥技术的高效性。（4）保密性：第五步中，发送方A的对称密钥是用接收方B的公钥加密并传给自己的，由于没有别人知道B的私钥，所以只有B能够对这份加密文件解密，从而又满足保密性要求。（5）认证性和抗否认性：在最后三步中，接收方B用发送方A的公钥解密数字签名，同时就认证了该签名的文档是发送A传递过来的；由于没有别人拥有发送方A的私钥，只有发送方A能够生成可以用自己的公钥解密的签名，所以发送方A不能否认曾经对该文档进进行过签名。
5方案评价与结论
为了解决传统的新药审批中的繁琐程序及其必有的缺点，本文提出利用基于公钥算法的数字签名对文档进行电子签名，从而大大增强了文档在不安全网络环境下传递的安全性。
本方案在选择加密和数字签名算法上都是经过精心的比较，并且结合现有的相关应用实例情况，提出医药审批过程的解决方案，其优越性是：将对称密钥AES算法的快速、低成本和非对称密钥ECC算法的有效性以及比较新的算列算法SHA完美地结合在一起，从而提供了完整的安全服务，包括身份认证、保密性、完整性检查、抗否认等。
参考文献：
1．李永新.数字签名技术的研究与探讨。绍兴文理学院学报。第23卷第7期2003年3月，P47~49.
2．康丽军。数字签名技术及应用，太原重型机械学院学报。第24卷第1期2003年3月P31~34.
3．胡炎，董名垂。用数字签名解决电力系统敏感文档签名问题。电力系统自动化。第26卷第1期2002年1月P58～61。
4．LeungKRPH,HuiL,CK.HandingSignaturePurposesinWorkflowSystems.JournalofSystems.JournalofSystemsandSoftware,2001,55(3),P245~259.
5．WrightMA,workSecurity,1998(2)P10~13.
6.BruceSchneier.应用密码学---协议、算法与C源程序（吴世终，祝世雄，张文政，等）.北京：机械工业出版社，2001。
7.贾晶，陈元，王丽娜，信息系统的安全与保密[M]，北京：清华大学出版社，1999
8．陈彦学.信息安全理论与实务【M】。北京：中国铁道出版社，2000p167~178.
9．顾婷婷，《AES和椭圆曲线密码算法的研究》。四川大学硕士学位论文，【馆藏号】Y4625892002。
下面是将医药审批过程中的电子文本安全传输的解决方案：
具体过程如下：
（1）发送方A将发送原文用SHA函数编码，产生一段固定长度的数字摘要。
（2）发送方A用自己的私钥（keyA私）对摘要加密，形成数字签名，附在发送信息原文后面。
（3）发送方A产生通信密钥（AES对称密钥），用它对带有数字签名的原文进行加密，传送到接收方B。这里使用对称加密算法AES的优势是它的加解密的速度快。
（4）发送方A用接收方B的公钥（keyB公）对自己的通信密钥进行加密后，传到接收方B。这一步利用了数字信封的作用，。
（5）接收方B收到加密后的通信密钥，用自己的私钥对其解密，得到发送方A的通信密钥。
（6）接收方B用发送方A的通信密钥对收到的经加密的签名原文解密，得数字签名和原文。
（7）接收方B用发送方A公钥对数字签名解密，得到摘要；同时将原文用SHA－1函数编码，产生另一个摘要。
（8）接收方B将两摘要比较，若一致说明信息没有被破坏或篡改。否则丢弃该文档。
这个过程满足5个方面的安全性要求：（1）原文的完整性和签名的快速性：利用单向散列函数SHA－1先将原文换算成摘要，相当原文的指纹特征，任何对原文的修改都可以被接收方B检测出来，从而满足了完整性的要求；再用发送方公钥算法（ECC）的私钥加密摘要形成签名，这样就克服了公钥算法直接加密原文速度慢的缺点。（2）加解密的快速性：用对称加密算法AES加密原文和数字签名，充分利用了它的这一优点。（3）更高的安全性：第四步中利用数字信封的原理，用接收方B的公钥加密发送方A的对称密钥，这样就解决了对称密钥传输困难的不足。这种技术的安全性相当高。结合对称加密技术(AES)和公开密钥技术(ECC)的优点，使用两个层次的加密来获得公开密钥技术的灵活性和对称密钥技术的高效性。（4）保密性：第五步中，发送方A的对称密钥是用接收方B的公钥加密并传给自己的，由于没有别人知道B的私钥，所以只有B能够对这份加密文件解密，从而又满足保密性要求。（5）认证性和抗否认性：在最后三步中，接收方B用发送方A的公钥解密数字签名，同时就认证了该签名的文档是发送A传递过来的；由于没有别人拥有发送方A的私钥，只有发送方A能够生成可以用自己的公钥解密的签名，所以发送方A不能否认曾经对该文档进进行过签名。
5方案评价与结论
为了解决传统的新药审批中的繁琐程序及其必有的缺点，本文提出利用基于公钥算法的数字签名对文档进行电子签名，从而大大增强了文档在不安全网络环境下传递的安全性。
本方案在选择加密和数字签名算法上都是经过精心的比较，并且结合现有的相关应用实例情况，提出医药审批过程的解决方案，其优越性是：将对称密钥AES算法的快速、低成本和非对称密钥ECC算法的有效性以及比较新的算列算法SHA完美地结合在一起，从而提供了完整的安全服务，包括身份认证、保密性、完整性检查、抗否认等。
参考文献：
1．李永新.数字签名技术的研究与探讨。绍兴文理学院学报。第23卷第7期2003年3月，P47~49.
2．康丽军。数字签名技术及应用，太原重型机械学院学报。第24卷第1期2003年3月P31~34.
3．胡炎，董名垂。用数字签名解决电力系统敏感文档签名问题。电力系统自动化。第26卷第1期2002年1月P58～61。
4．LeungKRPH,HuiL,CK.HandingSignaturePurposesinWorkflowSystems.JournalofSystems.JournalofSystemsandSoftware,2001,55(3),P245~259.
5．WrightMA,workSecurity,1998(2)P10~13.
6.BruceSchneier.应用密码学---协议、算法与C源程序（吴世终，祝世雄，张文政，等）.北京：机械工业出版社，2001。
篇2
随着计算机网络的发展，网络的资源共享渗透到人们的日常生活中，在众多领域上实现了网上信息传输、无纸化办公。因此，信息在网络中传输的安全性、可靠性日趋受到网络设计者和网络用户的重视数字签名技术是实现交易安全的核心技术之一，在保障电子数据交换((EDI)的安全性上是一个突破性的进展，可以解决否认、伪造、篡改及冒充等问题
1.数字签名
1.1数字签名技术的功能
数字签名必须满足三个性质
(1)接受者能够核实并确认发送者对信息的签名，但不能伪造签名
(2)发送者事后不能否认和抵赖对信息的签名。
(3)当双方关于签名的真伪发生争执时，能找到一个公证方做出仲裁，但公证方不能伪造这一过程
常用的数字签名技术有RSA签名体制、Robin签名体制、E1Gamal签名体制及在其基础之上产生的数字签名规范DSS签名体制。
1.2数字签名技术的原理
为了提高安全性，可以对签名后的文件再进行加密。假如发送方A要给接收方B发送消息M，那么我们可以把发送和接收M的过程简单描述如下:
(1)发送方A先要将传送的消息M使用自己的私有密钥加密算法E(al)进行签名，得V=E(al(M))其中，A的私有加密密钥为al;
(2)发送方A用自己的私有密钥对消息加密以后，再用接收方B的公开密钥算法Ebl对签名后的消息V进行加密，得C=E(b l (V))。其中，B的公开加密密钥为6l.
(3)最后，发送方A将加密后的签名消息C传送给接收方B
(4)接收方B收到加密的消息C后，先用自己的私有密钥算法D(62)对C进行解密，得V=D(h2挥))其中，B的私有解密密钥为62(5)然后接收方再用发送方A的公开密钥算法D(a2)对解密后的消息V再进行解密，得M=D(a2(V))。其中，,A的公开解密密钥为a2=这就是数字签名技术的基本原理。如果第三方想冒充A向B发送消息，因为他不知道.a的密钥，就无法做出A对消息的签名如果A想否认曾经发送消息给B.因为只有A的公钥才能解开A对消息的签名，.a也无法否认其对消息的签名数字签名的过程图l如下:
2. RSA算法
2.1 RSA算法的原理
RSA算法是第一个成熟的、迄今为止理论上最成功的公开密钥密码体制，该算法由美国的Rivest,Shamir,Adle~三人于1978年提出。它的安全性基于数论中的Enle:定理和计算复杂性理论中的下述论断:求两个大素数的乘积是容易计算的，但要分解两个大素数的乘积，求出它们的素因子则是非常困难的.它属于NP一完全类
2.2 RSA算法
密钥的产生
①计算n用户秘密地选择两个大素数F和9，计算出n=p*q, n称为RSA算法的模数明文必须能够用小于n的数来表示实际上n是几百比特长的数
②计算 (n)用户再计算出n的欧拉函数(n)二(P-1)*(q-1),(n)定义为不超过n并与n互素的数的个数③选择。。用户从[(0, (n)一1〕中选择一个与}(n)互素的数B做为公开的加密指数
4计算d。用户计算出满足下式的d : ed = 1 mal (n)(a与h模n同余.记为a二h mnd n)做为解密指数。
⑤得出所需要的公开密钥和秘密密钥:公开密钥(加密密钥):PK={e,n} ;
秘密密钥(解密密钥);SK=(d,n}
加密和解密过程如下:
设消息为数M(M<n)
设C=(Md)mod n，就得到了加密后的消息C;
设M=(Ce)mod n，就得到了解密后的消息M。其中，上面的d和e可以互换
由于RSA算法具有以下特点:加密密钥(即公开密钥)PK是公开信息，而解密密钥(即秘密密钥))SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公开的。虽然秘密密钥SK是由公开密钥PK决定的，但却不能根据PK计算出SK。它们满足条件:①加密密钥PK对明文M加密后，再用解密密钥SK解密，即可恢复出明文，或写为:Dsk(Esk(M))= M②加密密钥不能用来解密，即((D娜e,c}M)) } M③在计算机上可以容易地产生成对的PK和SK}④从已知的PK实际上不可能推导出SK⑤加密和解密的运算可以对调，即:E}(M)(Es}(M)(M))=M所以能够防止身份的伪造、冒充，以及对信息的篡改。
3. RSA用于数字签名系统的实现
篇3
1．1概念与功能
数字签名是防止他人对传输的文件进行破坏．以及确定发信人的身份的手段该技术在数据单元上附加数据，或对数据单元进行秘密变换．这种数据和变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元来源和数据单元的完整性，从而达到保护数据，防止被人进行伪造的目的。简单说来，数字签名是指用密码算法，对待发的数据进行加密处理，生成一段数据摘要信息附在原文上一起发送，接受方对其进行验证，判断原文真伪其签名思想是签名只能南一个人(个体)创建，但可以被任何人校验．
数字签名技术可以解决数据的否认、伪造、篡改及冒充等问题，满足上述要求的数字签名技术有如下主要功能：(1)发送者事后不能否认自己发送的签名；(2)接收者能够核实发送者发送的签名；(3)接收者不能伪造发送者的签名；(4)接收者不能对发送者的原文进行篡改；(5)数据交换中的某一用户不能冒充另一用户作为发送者或接收者
1．2数字签名与传统手写签名差别
(1)签署文件方面：一个手写签名是所签文件的物理部分，而数字签名不是，所以要使用其他的办法将数字签名与所签文件“绑定”。
(2)验证方面：一个手写签名是通过和一个真实的手写签名相比较来验证的而数字签名是通过一个公开的验证算法来验证：
(3)签名的复制：一个手写签名不容易被复制，因为复制品通常比较容易被鉴别来：而数字签名很容易被复制，因为一个文件的数字签名的复制品和原文件是一样的：所以要使用数字时问戳等特殊的技术避免数字签名的重复使用。
(4)手书签名是模拟的，且因人而异。数字签名是0和1的数字串，因人和消息而异。
一个安全有效的签名方案必须满足以下要求：1)任何人都可以验证签名的有效性；2)除了合法的签名者外，其他人伪造签名是困难的；3)对一个消息的签名不可复制为另一个消息的签名；4)签名的消息不可被篡改，一旦被篡改，则任何人都可以发现消息与签名的不一致；5)签名者事后不能否认自己的签名。
安全的数字签名实现的条件：发方必须向收方提供足够的非保密信息，以便使其能验证消息的签名，但又不能泄露用于产生签名的机密信息，以防止他人伪造签名。此外，还有赖于仔细设计的通信协议：
2原理
数字签名有两种：一种是对整体消息的签名，一种是对压缩消息的签名。每一种又可分为两个子类：一类是确定性(Deterministi)数字签名，其明文与密文是一一对应的，它对特定消息的签名不变化；一类是随机化的(Randomized)或概率式数字签名。
目前的数字签名技术大多是建立在公共密钥体制的基础上，其工作原理是：
(1)签名：发方将原文用哈希算法求得数字摘要，用签名私钥对数字摘要加密得数字签名，将原文与数字签名一起发送给接受方。
签名体制=(M，S，K，v)，其中M：明文空间，S：签名的集合，K：密钥空间，V：证实函数的值域，由真、伪组成。
签名算法：对每一m∈M和每一k∈K，易于计算对m的签名s=Sigk(M)∈S
签名算法或签名密钥是秘密的，只有签名人掌握。
(2)验证：收方验证签名时，用发方公钥解密数字签名，得出数字摘要；收方将原文采用同样哈希算法又得一新的数字摘要，将两个数字摘要进行比较，如果二者匹配，说明经签名的电子文件传输成功。
验证算法：
Verk(S，M)∈{真，伪}={0，l1
3基于身份的数字签名
3．1优势
1984年Shamir提出基于身份的加密、签名、认证的设想，其中身份可以是用户的姓名、身份证号码、地址、电子邮件地址等。系统中每个用户都有一个身份，用户的公钥就是用户的身份，或者是可以通过一个公开的算法根据用户的身份可以容易地计算出来，而私钥则是由可信中心统一生成。在基于身份的密码系统中，任意两个用户都可以安全通信，不需要交换公钥证书，不必保存公钥证书列表，也不必使用在线的第三方，只需一个可信的密钥发行中心为每个第一次接入系统的用户分配一个对应其公钥的私钥就可以了。基于身份的密码系统不存在传统CA颁发证书所带来的存储和管理开销问题。
3．2形式化定义
基于身份的数字签名由以下4个算法组成，如图1所示。
Setup(系统初始化)：输入一个安全参数k，输出系统参数param、和系统私钥mk，该算法由密钥产生机构PKG运行，最后PKG公开params，保存mk。Extract(用户密钥生成)：输入params、mk和用户的身份ID，输出用户的私钥diD，该算法由PKG完成，PKG用安全的信道将diD返回给用户。Sign(签名)：输入一个安全参数r、params、diD以及消息M，输出对}肖息M的签名盯，该算法由用户实现。Verify(验证)：输入params、签名人身份ID、消息m和签名，输出签名验证结果1或0，代表真和伪，该算法由签名的验证者完成。其中，签名算法和验证算法与一般签名方案形式相同。
4数字签名在电子政务中的应用
4．1意义
数字签名的过程和政务公文的加密／解密过程虽然都使用公开密钥体系，但实现的过程正好相反，使用的密钥对也各不相同。数字签名使用的是发送方的密钥对，发送方用自己的私钥进行加密，接收方用发送方的公钥进行解密。这是一个一对多的关系，即任何拥有发送方公钥的人都可以验证数字签名的正确性。政务公文的加密／解密则使用接收方的密钥对，这是多对一的关系，即任何知道接收方公钥的人都可以向接收方发送加密公文，只有唯一拥有接收方私钥的人才能对公文解密。在实际应用过程中，通常一个用户拥有两个密钥对，一个密钥对用来对数字签名进行加密，解密；另一个密钥对用来对公文进行加密懈密，这种方式提供了更高的安全性。
4．2形式
4．2．1个人单独签名
由于政务公文的文件相对来说都比较大，所以一般需要先对所要传输的原文进行加密压缩后形成一个文件摘要，然后对这个文件摘要进行数字签名。一般由两个阶段组成：对原文的数字签名和对数字签名的验证。
(1)对原文的数字签名
先采用单向散列哈希算法对所要传输的政务公文x进行加密计算和压缩，推算出一个文件摘要z。然后，公文的发送方用自己的私钥SKA对其加密后形成数字签名Y，并将该数字签名附在所要传送的政务公文后形成一个完整的信息包(X+Y)。再用接收方的公钥PKB对该信息包进行加密后，通过网络传输给接收方。
(2)对数字签名的验证
接收方收到该信息包后，首先用自己的私钥SKB对整个信息包进行解密，得到两部分信息：数字签名部分Y和政务公文原文部分x；其次，接收方利用发送方的公钥PKA对数字签名部分进行解密，得到一个文件摘要Z；接着，接收方也采用单向散列哈希算法对所收到的政务公文原文部分进行加密压缩，推算出另外一个文件摘要z1。由于原文的任何改动都会使推算出的文件摘要发生变化，所以只要比较两个文件摘要z和z1就可以知道公文在传输途中是否被篡改以及公文的来源所在。如果两个文件摘要相同，那么接收方就能确认该数字签名是发送方的，并且说明文件在传输过程中没有被破坏。通过数字签名能够实现对原始报文的鉴别。
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Keywords:digitalsignature;encryptiontechnology;digitalcertificate;electronicdocuments;securityissues
1引言
随着我国医药事业的发展，研制新药，抢占国内市场已越演越烈。以前一些医药都是靠进口，不仅成本高，而且容易形成壁垒。目前，我国的医药研究人员经过不懈的努力，开始研制出同类同效的药物，然而这些药物在走向市场前，必须经过国际权威医疗机构的审批，传统方式是药物分析的原始数据都是采用纸张方式，不仅数量多的吓人，而且一旦有一点差错就需从头做起，浪费大量的人力、物力、财力。随着INTERNET的发展和普及，人们开始考虑是否能用互联网来解决数据传输问题。他们希望自己的仪器所做的结果能通过网络安全传输、并得到接收方认证。目前国外针对这一情况已⒘四承┤砑欢捎诩鄹癜汗螅际醪皇呛艹墒欤勾τ谘橹そ锥危媸被嵘兜脑颍诤苌偈褂谩U饩透谝揭┭蟹⑹乱敌纬闪思际跗烤保绾慰⒊鍪视榈南嘤θ砑创俳夜揭┥笈ぷ鞯姆⒄咕统闪斯诘那把亓煊颍胰涨肮谡夥矫娴难芯坎皇呛芏唷?lt;/DIV>
本文阐述的思想：基本上是参考国际国内现有的算法和体制及一些相关的应用实例，并结合个人的思想提出了一套基于公钥密码体制和对称加密技术的解决方案，以确保医药审批中电子文本安全传输和防止窜改，不可否认等。
2算法设计
2.1AES算法的介绍[1]
高级加密标准（AdvancedEncryptionStandard）美国国家技术标准委员会(NIST)在2000年10月选定了比利时的研究成果"Rijndael"作为AES的基础。"Rijndael"是经过三年漫长的过程，最终从进入候选的五种方案中挑选出来的。
AES内部有更简洁精确的数学算法,而加密数据只需一次通过。AES被设计成高速，坚固的安全性能，而且能够支持各种小型设备。
AES和DES的性能比较：
（1）DES算法的56位密钥长度太短；
（2）S盒中可能有不安全的因素；
（3）AES算法设计简单，密钥安装快、需要的内存空间少，在所有平台上运行良好，支持并行处理，还可抵抗所有已知攻击；
（4）AES很可能取代DES成为新的国际加密标准。
总之，AES比DES支持更长的密钥，比DES具有更强的安全性和更高的效率，比较一下，AES的128bit密钥比DES的56bit密钥强1021倍。随着信息安全技术的发展，已经发现DES很多不足之处，对DES的破解方法也日趋有效。AES会代替DES成为21世纪流行的对称加密算法。
2.2椭圆曲线算法简介[2]
2.2.1椭圆曲线定义及加密原理[2]
所谓椭圆曲线指的是由韦尔斯特拉斯（Weierstrass）方程y2+a1xy+a3y＝x3+a2x2+a4x+a6(1)所确定的平面曲线。若F是一个域，ai∈F,i=1,2,…,6。满足式1的数偶(x,y)称为F域上的椭圆曲线E的点。F域可以式有理数域，还可以式有限域GF(Pr)。椭圆曲线通常用E表示。除了曲线E的所有点外，尚需加上一个叫做无穷远点的特殊O。
在椭圆曲线加密（ECC）中，利用了某种特殊形式的椭圆曲线，即定义在有限域上的椭圆曲线。其方程如下：
y2=x3+ax+b(modp)(2)
这里p是素数，a和b为两个小于p的非负整数，它们满足：
4a3+27b2(modp)≠0其中，x,y,a,b∈Fp,则满足式（2）的点（x,y）和一个无穷点O就组成了椭圆曲线E。
椭圆曲线离散对数问题ECDLP定义如下：给定素数p和椭圆曲线E，对Q=kP,在已知P,Q的情况下求出小于p的正整数k。可以证明，已知k和P计算Q比较容易，而由Q和P计算k则比较困难，至今没有有效的方法来解决这个问题，这就是椭圆曲线加密算法原理之所在。
2.2.2椭圆曲线算法与RSA算法的比较
椭圆曲线公钥系统是代替RSA的强有力的竞争者。椭圆曲线加密方法与RSA方法相比，有以下的优点：
（1）安全性能更高如160位ECC与1024位RSA、DSA有相同的安全强度。
（2）计算量小，处理速度快在私钥的处理速度上（解密和签名），ECC远比RSA、DSA快得多。
（3）存储空间占用小ECC的密钥尺寸和系统参数与RSA、DSA相比要小得多，所以占用的存储空间小得多。
（4）带宽要求低使得ECC具有广泛得应用前景。
ECC的这些特点使它必将取代RSA，成为通用的公钥加密算法。比如SET协议的制定者已把它作为下一代SET协议中缺省的公钥密码算法。
2.3安全散列函数（SHA）介绍
安全散列算法SHA(SecureHashAlgorithm，SHA)[1]是美国国家标准和技术局的国家标准FIPSPUB180-1，一般称为SHA-1。其对长度不超过264二进制位的消息产生160位的消息摘要输出。
SHA是一种数据加密算法，该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善，现在已成为公认的最安全的散列算法之一，并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。散列函数值可以说时对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。
3数字签名
“数字签名”用来保证信息传输过程中信息的完整和提供信息发送者的身份认证和不可抵赖性。数字签名技术的实现基础是公开密钥加密技术，是用某人的私钥加密的消息摘要用于确认消息的来源和内容。公钥算法的执行速度一般比较慢，把Hash函数和公钥算法结合起来，所以在数字签名时，首先用hash函数（消息摘要函数）将消息转变为消息摘要，然后对这个摘
要签名。目前比较流行的消息摘要算法是MD4,MD5算法，但是随着计算能力和散列密码分析的发展，这两种算法的安全性及受欢迎程度有所下降。本文采用一种比较新的散列算法――SHA算法。
4解决方案：
下面是医药审批系统中各个物理组成部分及其相互之间的逻辑关系图：
要签名。目前比较流行的消息摘要算法是MD4,MD5算法，但是随着计算能力和散列密码分析的发展，这两种算法的安全性及受欢迎程度有所下降。本文采用一种比较新的散列算法――SHA算法。
4解决方案：
下面是医药审批系统中各个物理组成部分及其相互之间的逻辑关系图：
图示：电子文本传输加密、签名过程
下面是将医药审批过程中的电子文本安全传输的解决方案：
具体过程如下：
（1）发送方A将发送原文用SHA函数编码，产生一段固定长度的数字摘要。
（2）发送方A用自己的私钥（keyA私）对摘要加密，形成数字签名，附在发送信息原文后面。
（3）发送方A产生通信密钥（AES对称密钥），用它对带有数字签名的原文进行加密，传送到接收方B。这里使用对称加密算法AES的优势是它的加解密的速度快。
（4）发送方A用接收方B的公钥（keyB公）对自己的通信密钥进行加密后，传到接收方B。这一步利用了数字信封的作用，。
（5）接收方B收到加密后的通信密钥，用自己的私钥对其解密，得到发送方A的通信密钥。
（6）接收方B用发送方A的通信密钥对收到的经加密的签名原文解密，得数字签名和原文。
（7）接收方B用发送方A公钥对数字签名解密，得到摘要；同时将原文用SHA－1函数编码，产生另一个摘要。
（8）接收方B将两摘要比较，若一致说明信息没有被破坏或篡改。否则丢弃该文档。
这个过程满足5个方面的安全性要求：（1）原文的完整性和签名的快速性：利用单向散列函数SHA－1先将原文换算成摘要，相当原文的指纹特征，任何对原文的修改都可以被接收方B检测出来，从而满足了完整性的要求；再用发送方公钥算法（ECC）的私钥加密摘要形成签名，这样就克服了公钥算法直接加密原文速度慢的缺点。（2）加解密的快速性：用对称加密算法AES加密原文和数字签名，充分利用了它的这一优点。（3）更高的安全性：第四步中利用数字信封的原理，用接收方B的公钥加密发送方A的对称密钥，这样就解决了对称密钥传输困难的不足。这种技术的安全性相当高。结合对称加密技术(AES)和公开密钥技术(ECC)的优点，使用两个层次的加密来获得公开密钥技术的灵活性和对称密钥技术的高效性。（4）保密性：第五步中，发送方A的对称密钥是用接收方B的公钥加密并传给自己的，由于没有别人知道B的私钥，所以只有B能够对这份加密文件解密，从而又满足保密性要求。（5）认证性和抗否认性：在最后三步中，接收方B用发送方A的公钥解密数字签名，同时就认证了该签名的文档是发送A传递过来的；由于没有别人拥有发送方A的私钥，只有发送方A能够生成可以用自己的公钥解密的签名，所以发送方A不能否认曾经对该文档进进行过签名。
5方案评价与结论
为了解决传统的新药审批中的繁琐程序及其必有的缺点，本文提出利用基于公钥算法的数字签名对文档进行电子签名，从而大大增强了文档在不安全网络环境下传递的安全性。
本方案在选择加密和数字签名算法上都是经过精心的比较，并且结合现有的相关应用实例情况，提出医药审批过程的解决方案，其优越性是：将对称密钥AES算法的快速、低成本和非对称密钥ECC算法的有效性以及比较新的算列算法SHA完美地结合在一起，从而提供了完整的安全服务，包括身份认证、保密性、完整性检查、抗否认等。
参考文献：
1．李永新.数字签名技术的研究与探讨。绍兴文理学院学报。第23卷第7期2003年3月，P47~49.
2．康丽军。数字签名技术及应用，太原重型机械学院学报。第24卷第1期2003年3月P31~34.
3．胡炎，董名垂。用数字签名解决电力系统敏感文档签名问题。电力系统自动化。第26卷第1期2002年1月P58～61。
4．LeungKRPH,HuiL,CK.HandingSignaturePurposesinWorkflowSystems.JournalofSystems.JournalofSystemsandSoftware,2001,55(3),P245~259.
5．WrightMA,workSecurity,1998(2)P10~13.
6.BruceSchneier.应用密码学---协议、算法与C源程序（吴世终，祝世雄，张文政，等）.北京：机械工业出版社，2001。
7.贾晶，陈元，王丽娜，信息系统的安全与保密[M]，北京：清华大学出版社，1999
8．陈彦学.信息安全理论与实务【M】。北京：中国铁道出版社，2000p167~178.
9．顾婷婷，《AES和椭圆曲线密码算法的研究》。四川大学硕士学位论文，【馆藏号】Y4625892002。
下面是将医药审批过程中的电子文本安全传输的解决方案：
具体过程如下：
（1）发送方A将发送原文用SHA函数编码，产生一段固定长度的数字摘要。
（2）发送方A用自己的私钥（keyA私）对摘要加密，形成数字签名，附在发送信息原文后面。
（3）发送方A产生通信密钥（AES对称密钥），用它对带有数字签名的原文进行加密，传送到接收方B。这里使用对称加密算法AES的优势是它的加解密的速度快。
（4）发送方A用接收方B的公钥（keyB公）对自己的通信密钥进行加密后，传到接收方B。这一步利用了数字信封的作用，。
（5）接收方B收到加密后的通信密钥，用自己的私钥对其解密，得到发送方A的通信密钥。
（6）接收方B用发送方A的通信密钥对收到的经加密的签名原文解密，得数字签名和原文。
（7）接收方B用发送方A公钥对数字签名解密，得到摘要；同时将原文用SHA－1函数编码，产生另一个摘要。
（8）接收方B将两摘要比较，若一致说明信息没有被破坏或篡改。否则丢弃该文档。
这个过程满足5个方面的安全性要求：（1）原文的完整性和签名的快速性：利用单向散列函数SHA－1先将原文换算成摘要，相当原文的指纹特征，任何对原文的修改都可以被接收方B检测出来，从而满足了完整性的要求；再用发送方公钥算法（ECC）的私钥加密摘要形成签名，这样就克服了公钥算法直接加密原文速度慢的缺点。（2）加解密的快速性：用对称加密算法AES加密原文和数字签名，充分利用了它的这一优点。（3）更高的安全性：第四步中利用数字信封的原理，用接收方B的公钥加密发送方A的对称密钥，这样就解决了对称密钥传输困难的不足。这种技术的安全性相当高。结合对称加密技术(AES)和公开密钥技术(ECC)的优点，使用两个层次的加密来获得公开密钥技术的灵活性和对称密钥技术的高效性。（4）保密性：第五步中，发送方A的对称密钥是用接收方B的公钥加密并传给自己的，由于没有别人知道B的私钥，所以只有B能够对这份加密文件解密，从而又满足保密性要求。（5）认证性和抗否认性：在最后三步中，接收方B用发送方A的公钥解密数字签名，同时就认证了该签名的文档是发送A传递过来的；由于没有别人拥有发送方A的私钥，只有发送方A能够生成可以用自己的公钥解密的签名，所以发送方A不能否认曾经对该文档进进行过签名。
5方案评价与结论
为了解决传统的新药审批中的繁琐程序及其必有的缺点，本文提出利用基于公钥算法的数字签名对文档进行电子签名，从而大大增强了文档在不安全网络环境下传递的安全性。
本方案在选择加密和数字签名算法上都是经过精心的比较，并且结合现有的相关应用实例情况，提出医药审批过程的解决方案，其优越性是：将对称密钥AES算法的快速、低成本和非对称密钥ECC算法的有效性以及比较新的算列算法SHA完美地结合在一起，从而提供了完整的安全服务，包括身份认证、保密性、完整性检查、抗否认等。
参考文献：
1．李永新.数字签名技术的研究与探讨。绍兴文理学院学报。第23卷第7期2003年3月，P47~49.
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4．LeungKRPH,HuiL,CK.HandingSignaturePurposesinWorkflowSystems.JournalofSystems.JournalofSystemsandSoftware,2001,55(3),P245~259.
5．WrightMA,workSecurity,1998(2)P10~13.
6.BruceSchneier.应用密码学---协议、算法与C源程序（吴世终，祝世雄，张文政，等）.北京：机械工业出版社，2001。
篇5
一、电子商务安全的要求
1、信息的保密性:指信息在存储、传输和处理过程中,不被他人窃取。
2、信息的完整性:指确保收到的信息就是对方发送的信息,信息在存储中不被篡改和破坏,保持与原发送信息的一致性。
3、 信息的不可否认性:指信息的发送方不可否认已经发送的信息,接收方也不可否认已经收到的信息。
4、 交易者身份的真实性:指交易双方的身份是真实的,不是假冒的。
5、 系统的可靠性:指计算机及网络系统的硬件和软件工作的可靠性。
在电子商务所需的几种安全性要求中,以保密性、完整性和不可否认性最为关键。电子商务安全性要求的实现涉及到以下多种安全技术的应用。
二、数据加密技术
将明文数据进行某种变换,使其成为不可理解的形式,这个过程就是加密,这种不可理解的形式称为密文。解密是加密的逆过程,即将密文还原成明文。
(一)对称密钥加密与DES算法
对称加密算法是指文件加密和解密使用一个相同秘密密钥,也叫会话密钥。目前世界上较为通用的对称加密算法有RC4和DES。这种加密算法的计算速度非常快,因此被广泛应用于对大量数据的加密过程。
最具代表的对称密钥加密算法是美国国家标准局于1977年公布的由IBM公司提出DES (Data Encrypuon Standard)加密算法。
(二)非对称密钥加密与RSA算法
为了克服对称加密技术存在的密钥管理和分发上的问题,1976年产生了密钥管理更为简化的非对称密钥密码体系,也称公钥密码体系(PublicKeyCrypt-system),用的最多是RSA算法,它是以三位发明者(Rivest、Shamir、Adleman)姓名的第一个字母组合而成的。
在实践中,为了保证电子商务系统的安全、可靠以及使用效率,一般可以采用由RSA和DES相结合实现的综合保密系统。
三、认证技术
认证技术是保证电子商务交易安全的一项重要技术。主要包括身份认证和信息认证。前者用于鉴别用户身份,后者用于保证通信双方的不可抵赖性以及信息的完整性
(一)身份认证
用户身份认证三种常用基本方式
1、口令方式
这种身份认证方法操作十分简单,但最不安全,因为其安全性仅仅基于用户口令的保密性,而用户口令一般较短且容易猜测,不能抵御口令猜测攻击,整个系统的安全容易受到威胁。
2、标记方式
访问系统资源时,用户必须持有合法的随身携带的物理介质(如存储有用户个性化数据的智能卡等)用于身份识别,访问系统资源。
3、人体生物学特征方式
某些人体生物学特征,如指纹、声音、DNA图案、视网膜扫描图案等等,这种方案一般造价较高,适用于保密程度很高的场合。
加密技术解决信息的保密性问题,对于信息的完整性则可以用信息认证方面的技术加以解决。在某些情况下,信息认证显得比信息保密更为重要。
(二)数字摘要
数字摘要,也称为安全Hash编码法,简称SHA或MD5 ,是用来保证信息完整性的一项技术。它是由Ron Rivest发明的一种单向加密算法,其加密结果是不能解密的。类似于人类的“指纹”,因此我们把这一串摘要而成的密文称之为数字指纹,可以通过数字指纹鉴别其明文的真伪。
(三)数字签名
数字签名建立在公钥加密体制基础上,是公钥加密技术的另一类应用。它把公钥加密技术和数字摘要结合起来,形成了实用的数字签名技术。
它的作用:确认当事人的身份,起到了签名或盖章的作用;能够鉴别信息自签发后到收到为止是否被篡改。
(四)数字时间戳
在电子交易中,时间和签名同等重要。数字时间戳技术是数字签名技术一种变种的应用,是由DTS服务机构提供的电子商务安全服务项目,专门用于证明信息的发送时间。包括三个部分:需加时间戳的文件的数字摘要;DTS机构收到文件摘要的日期和时间; DTS机构的数字签名。
(五)认证中心
认证中心:(Certificate Authority,简称CA),也称之为电子商务认证中心,是承担网上安全电子交易认证服务,能签发数字证书,确认用户身份的、与具体交易行为无关的第三方权威机构。认证中心通常是企业性的服务机构,主要任务是受理证书的申请、签发和管理数字证书。其核心是公共密钥基础设(PKI)。
我国现有的安全认证体系(CA)在金融CA方面,根证书由中国人民银行管理,根认证管理一般是脱机管理;品牌认证中心采用“统一品牌、联合建设”的方针进行。在非金融CA方面,最初主要由中国电信负责建设。
(六)数字证书
数字证书就是标志网络用户身份信息的一系列数据,用于证明某一主体(如个人用户、服务器等)的身份以及其公钥的合法性的一种权威性的电子文档,由权威公正的第三方机构,即CA中心签发。
以数字证书为核心的加密技术可以对网络上传输的信息进行加密和解密、数字签名和签名验证,确保网上传递信息的机密性、完整性,以及交易实体身份的真实性,签名信息的不可否认性,从而保障网络应用的安全性。
四、电子商务的安全交易标准
(一)安全套接层协议
SSL (secure sockets layer)是由Netscape Communication公司是由设计开发的,其目的是通过在收发双方建立安全通道来提高应用程序间交换数据的安全性,从而实现浏览器和服务器(通常是Web服务器)之间的安全通信。
目前Microsoft和Netscape的浏览器都支持SSL,很多Web服务器也支持SSL。SSL是一种利用公共密钥技术的工业标准,已经广泛用于Internet。
(二)安全电子交易协议
(Secure Electronic Transaction)它是由VISA和MasterCard两大信用卡公司发起,会同IBM、Microsoft等信息产业巨头于1997年6月正式制定的用于因特网事务处理的一种标准。采用DES、RC4等对称加密体制加密要传输的信息,并用数字摘要和数字签名技术来鉴别信息的真伪及其完整性,目前已经被广为认可而成了事实上的国际通用的网上支付标准,其交易形态将成为未来电子商务的规范。
五、总结
网络应用以安全为本,只有充分掌握有关电子商务的技术,才能使电子商务更好的为我们服务。然而,如何利用这些技术仍是今后一段时间内需要深入研究的课题。
参考文献:
篇6
中图分类号：TP309 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)35-2463-01
A Secure Login Resolution Scheme
LONG Yong1,CAI Chang-xu2,CAI Chang-shu3
(1. Yunnan Energy School,Qujing 650001,China;puter and Information Department of Qujing Normal University,Qujing 650011,China;3.Yunnan E-government Network Management Center,Kunming 650031,China)
Abstract: The common information system login method adopts only user name and password to authenticate the users.In order to avoid the drawbacks of conventional methods which is vulnerable to the attacks of record keyboard, dictionary guess, SQL injection and so forth, the thesis design a novel scheme adopting Hash algorithm and Conic Curve Digital Signature technology. It can meet the security requirement of authentication, information integrity, non-repudiation.
Key words:information security;conic curve digital signature;system login security
1 前言
在大部分的C/S与B/S的登录页面中，都仅仅采用了用户名和密码两项来作为登录用户身份的验证，用户名和密码还直接就以明文的形式存储在数据库中，更有甚者，还只有密码一项来验证用户身份，且密码以明文的形式存储在数据库中。这样的系统都是极度不安全的，黑客打开数据库、记录合法用户的键盘敲击、或者字典猜测都很容易获取登录页面的用户名和密码。对于用户名推荐使用与部门或用户没有任何关联的符合一定复杂性的随机字符来最为用户名，不得使用Administrator、Admin等。黑客输入得到的用户名和密码就可以登录系统肆意进行相关的工作了。采用用户名加密码的哈西值组合，密码项就没有直接存储在数据库中，黑客打开数据库是找不到登录用户的密码项的，这样的安全性大大强于用户名和密码项的组合，但是它还不能抵抗字典猜测攻击，更危险的是，如果没有对用户名和密码框的输入进行非法字符的过滤，这样的系统还是很容易受到SQL注入攻击的，而SQL注入攻击是一种攻击效果非常好的攻击方法。
2 解决方案
为了保证登录页面的安全，必须采取更好的解决方案。本文针对常规解决方法的不足，设计了如下的安全登录解决方案：采用单向哈西用户名+用户授权文件+授权文件完整性校验+数字签名技术来解决登录的安全问题。登录的实际帐户在数据库在不存储实际名，而是存储帐户名的哈西摘要值，使用SHA-1，建议使用SHA-256。不同的用户角色授权文件不同，授权文件可以是任意格式的文件。完整性校验采用SHA-256算法，数字签名算法采用CCDSA算法[1]。CCDSA算法的参数选取采用文献[1]中的选取过成。数字签名算法不采用国际上流行算法如RSA，ECDSA，可以在一定的程度上避开了常见密码算法的已有攻击算法。本登录方案从源头上杜绝了SQL注入攻击，安全性极高。
登录的输入项目有：1)用户名；2)导入的授权文件，用户的私钥。
本登录方案的登录过程如下：
1) 登录用户输入符合一定复杂性要求的用户名。
2) 计算用户名的SHA-256哈西值，查找数据库中有无此哈西值存在，若存在说明此用户是一个存在的合法用户，否则退出登录。
3) 登录的用户导入登录的授权文件，用SHA-256计算哈西摘要值，在数据库中查找有无此授权文件的哈西值存在，若存在，则说明用户的授权文件是完整的，没有受到非法的篡改，否则退出登录。
4) 登录用户导入自己的私钥对计算出的授权文件哈西值进行圆锥曲线数字签名。
5) 登录的后台对授权文件的哈西摘要值的数字签名验证数字签名的合法性，若是合法的数字签名，则用户就可以最终登录入后台管理系统进行相关的操作了，否则退出登录。
3 结束语
篇7
移动通信技术发展日新月异，3G，E3G，4G这些标志通信技术里程碑的名词。通过手机彩信功能，现在可以传输文字，图片，音乐和视频等多媒体信息。彩信丰富了我们的日常生活，与此同时彩信中夹杂病毒和一些不良信息的现象不段出现。通信安全问题已成为制约移动网络应用的一个瓶颈，并且随着移动通信网络的迅猛发展，日益变得突出。借鉴互联网领域的数字签名技术，本文探讨通过非对称密钥体制来实现手机彩信的通信安全。
2 非对称密钥体制
有对称和非对称两种密钥体制。在对称密钥系统中，加密和解密采用相同的密钥。因为加解密钥相同，需要通信的双方必须选择和保存他们共同的密钥，各方必须信任对方不会将密钥泄密出去，这样就可以实现数据的机密性和完整性。对于具有n个用户的网络，需要n(n-1)/2个密钥，在用户群不是很大的情况下，对称密钥系统是有效的。但是对于大型网络，当用户群很大，分布很广时，密钥的分配和保存就成了问题。因此在移动通信中不可以采取对称密钥体制。
非对称密钥体制的基本思想是加密密钥和解密密钥不相同，由其中一个密钥推导另一个密钥在计算上是不可行的。一对彼此独立、但又在数学上彼此相关的密钥KP、KS总是一起生成，其中KP公开，称为公钥，KS保密，称为私钥。加密算法E和解密算法D是分开的。非对称密码体制的特点如下：
(1)用公钥加密的数据，只能由与其对应的私钥解密，而不能用原公钥解密；反之，用私钥加密的数据，只能由与其对应的公钥解密，而不能由原私钥解密。即，设加密算法为E，解密算法为D，KP是公钥，KS是KP对应的与私钥，明文为X，则有：Dkp[Eks(X)]可以得出明文X，而Dks[Eks(X)]则无法得出明文X。
(2)非对称钥体制不存在对称秘钥体制中的密钥分配问题和保存问题。M个用户之间相互通信只需要2M个密钥即可完成。
(3)非对称秘钥体制支持以下功能：
(4)机密性（Confidentiality）：保证非授权人员不能非法获取信息；
(5)确认（Authentication）：保证对方属于所声称的实体；
(6)数据完整性（Data integrity）：保证信息内容不被篡改；
(7)不可抵赖性（Non-repudiation）：发送者不能事后否认他发送过消息。
3 一种双向认证的方案：
首先需要在移动运营商架设一台证书服务器。证书服务器有自己的公钥KCP和私钥KCS，同时证书服务器也有一张自签名的顶级证书，以防止它的公钥被黑客替换。在用户申请开通服务时，证书服务器为用户颁发一张数字证书，并对证书进行数字签名，以防止证书内容被篡改。颁发证书的时候为用户创建了公钥KUP、私钥KUS ，其中KUS由用户保存且保密，KUP公开。
移动运营商架设一台或多台AAA Server（Authentication, Authorization, Accounting, 认证、授权、计费服务器），它负责认证、授权和计费。AAA Server有自己的私钥KSS 、公钥KSP和加密算法D、解密算法E。同时，它也拥有一张证书服务器颁发的数字证书。
用户开机或者请求某种业务时，发起相应的认证过程，即向AAA Server发送认证开始请求。AAA Server收到请求后，向用户发送证书请求，要求用户出示数字证书。然后用户将自己的数字证书发送给AAA Server。
AAA Server收到证书后，有三件事情需要证明：
(1)该数字证书是移动运营商数字证书服务器所颁发；
(2)该数字证书未被篡改过；
(3)该证书确实为出示证书者所有。
对于前面两项，AAA Server只需验证数字证书上证书服务器的数字签名即可得到证明。具体方法是用证书服务器的公钥KCP解密数字签名，然后再用公开的单向散列函数求证书的散列值，并比较二者，如果相同，验证通过，不相同，验证失败。
为了证明该证书确实为证书出示者所有，AAA Server生成一个大的随机数R，并使用用户的公钥KUP（数字证书中包含KUP ，因此服务器无需预先存储用户公钥，也无需查找数据库，这有利于加快处理速度）将R加密，得到EKup(R)。为了防止R在传输过程中被黑客截获并修改，使得合法用户得不到正确的认证。AAA Server先使用一个公开的单向散列函数H作用于R，得到H（R），然后用服务器的私钥KSS对H（R）进行加密（数字签名）。最后将 Ekup(R)+Ekss[H(R)]发送给用户。客户收到Ekup(R)+Ekss[H(r)]后，首先应该验证R在传输过程中是否被篡改过。方法如下：首先，客户端使用AAA Server的公钥KSP解开Ekss[H(R)]，即：DKsp(Ekss[H(r)])=H(R)
再用客户端私钥KUS解密 Ekup(R)，即：
Dkus[Ekup(R)]=R’，
然后再用公开的单向散列函数H（必须与AAA Server使用的H相同），求 R ′的散列值H（R ′）。如果在传输过程中R被篡改过，即R ′≠R，那么根据散列函数的性质，必然有：H（R ′）≠H（R）， 从而发现R被修改过这一事实。
如果上面的操作证明R未被修改，那么客户端接下来的工作是设法将解密得到的R ′不被篡改地传回AAA Server，以便AAA Server进行鉴别。为了防止在将R ′传回给AAA Server的过程中，被黑客捕获并篡改，使得合法用户不能通过认证。在回传R ′时，先对R ′施以单向散列函数H，得到R ′的一个散列值H（R ′）。然后使用用户的私钥KUS对H（R ′）进行加密（数字签名），最后将R ′和加密后的H（R ′）一起，即R’+Ekus[H(R’)]回传给AAA Server。这里R′可以明文传输，无需加密，因为R是随机数，每次都不一样，黑客即使获得R′也不能对认证过程构成威胁。
AAA Server收到R’+Ekus[H(R’)]后，验证过程如下：
首先验证R ′是否等于R。 如果R ′＝R，说明该证书确实为其出示者所有，对用户的认证获得通过。
如果R ′≠R，有两种可能，即要么用户提供的证书是假的，要么R ′在传输过程被人篡改过。要检查R ′是否被修改过，AAA Server只需验证用户的数字签名即可：
如果R ′被篡改为R″（R″≠ R ′），则必然有H（R″）≠H（ R ′），从而可以发现R ′在传输过程中被修改过。
如果经过前面验证，R ′在传输过程中没有被修改，且R ′≠R，这说明用户所出示的数字证书非法，用户认证失败。
至此， AAA Server对客户端认证完成。反方向的客户端对AAA Server的认证类似，不再详述。
当双向认证完成后（事实上，可以是客户端被认证合法之后），AAA Server向SMS（Subscriber Management System，用户管理系统）发送用户通过认证，并请求该用户的业务信息。SMS收到请求后，查找该用户的业务信息，并发送给AAA Server。AAA Server据此对该用户授权、计费。
4 方案性能分析
本认证方案采用了单向散列函数、非对称密码体制、数字证书、数字签名等信息安全技术。认证服务器无需存储用户公钥，也不需要查找相应数据库，处理速度快。
(1)有效性（Validity）：在本认证方案过程中，要求用户出示了由移动运营商证书服务器颁发的数字证书，并对证书进行了三项验证，确保证书的有效性（为移动运营商证书服务器所颁发）、完整性（未被修改过）和真实性（确实为该用户所有）得到验证。在AAA Server方，我们认为没有必要向客户端出示其证书。客户端知道合法的AAA Server的公钥，只需验证自称是AAA Server的一方拥有该公钥对应的私钥即可，因为世界上有且仅有合法的AAA Server知道该私钥。
(2)完整性（Integrity）：在认证消息传输过程中，我们始终坚持了消息可靠传输这一原则，对认证消息采取了保护措施。一旦认证消息在传输过程中被修改，消息到达对方时将被发现。
不可否认性（Non-repudiation）：本方案中所有认证消息都采用了发送方数字签名，使得发送方对自己发送的消息不可否认。
可行性（Feasibility ）：本认证方案采用的单向散列函数、非对称密码体制、数字证书等信息安全技术经过多年发展，已经比较成熟。单向散列函数有MD2、MD4、MD5、SHA系列、HAVAL-128以及RIPEMD等，其中MD4目前被认为不安全。非对称密码体制中最成功的是RSA。值得一提的是与RSA算法相关的基本专利已于2000年9月到期，这直接关系到系统成本。另外，本方案采用的数字证书是自己颁发的，移动运营商的证书服务器具有自签名的顶级证书，无需借助第三方证书机构。
5 结束语
彩信丰富人们的生活，手机银行，手机炒股……各种网络应用在移动网络中产生，通信安全显的很重要。通过数字签名技术来解决手机彩信通信安全是一种切实可行的方案，非对称的加密体制为方案的实现提供了可能性，在基于J2ME的开发平台下实现，使得具有很强的可移植性，为手机彩信提供安全保障。
参考文献：
[1]赵泽茂.数字签名理论.北京:科学出版社,2007.
[4]杨世平,李祥.一种广播多重(t, n)门限数字签名方案[J].计算机应用研究,2006.
篇8
The Applications of Elliptic Curves Digital Signature on the Wireless Network
XIAO Lei1, CHEN Rong-shang2
(1.Depatment of Computer, Xiamen University of Technology, Xiamen 361024, Chian; puter Center, Xiamen University of Technology, Xiamen 361024, China)
Abstract: The paper introduces a schemes about digital signature technology of mix-key. ECC digital signature Algorithm is applied to schemes. Through an example of the signature and verification process shows that the schemes is possible on the wireless terminal having weak processing capacity, guarantee the safety and integrity of data in wireless communication environment.
Key words: elliptic curves; wireless network; digital signature; mixed cryptographic key
1 引言
随着3G技术的逐渐成熟和推广，越来越多的用户接受这一技术并使用它，3G业务将不再局限于简单的通话和传递短信这样一些基础业务，用户将使用它来完成更多的操作，如移动银行，移动炒股，移动缴费等等；然而在移动通信网络中，移动站（MS,Mobile Station）与固定网络之间的所有通信都是通过无线接口来传输的，而无线接口是开放的，任何人只要有适当的接收设备就可以对其进行攻击。在个人通讯系统中，无线开放访问会在移动终端和有线网的无线连接处暴露通信的内容[5]。这种开放性，提供给入侵者获取伪装成合法用户查看数据的机会。面对这种状况，移动设备中传输的信息的安全性将受到一定的考验，由于设备存储容量小，CPU运算能力差。必须选择一种合适的安全手段来保证无线网络中的数据的安全性。
2 安全方案
要保证无线环境中的数据的安全性，一是保证数据在传输过程中不被第三方识别，其次是保证通信双方身份认证的真实可靠性。针对无线网络环境中的数据的安全性需求，本文采用基于混合密钥的数字签名技术来保证安全性要求。该技术能够保证网络中发送方的抗否认性，接收方的不可抵赖性，以及数据的完整性。数字签名是基于公钥密码体制的网络安全技术；第六届国际密码学会议对应用于公钥密码系统的加密算法推荐了两种:基于大整数因子分解问题(IFP)的RSA算法和基于椭圆曲线上离散对数计算问题(ECDLP)的ECC算法。RSA算法的特点之一是数学原理简单、在工程应用中比较易于实现，但它的单位安全强度相对较低，它的破译难度基本上是亚指数级的；ECC算法的数学理论非常深奥和复杂，在工程应用中比较难于实现，但它的单位安全强度相对较高。它的破译或求解难度基本上是指数级的。具有安全性高、密钥量小、灵活性好的特点。关于RSA与ECC同等安全长度下的密钥长度160位ECC与1024位RSA和1024位离散对数系统的计算开销的比较[3]。如果应用到内存较小，存储器存储容量不足，计算能力弱时，处理速度慢的无线终端时，RSA则会受到内存容量的限制，ECC则不然，其密钥长度短的优点会显示出RSA无法比拟的优越性。其优点如下：
1) 安全性能更高：攻击有限域上的离散对数问题的方法有指数积分法，其运算复杂度为 ■, 其中p是摸数，是素数。但是这种方法对椭圆曲线的离散对数问题并不有效； 如160位ECC与1024位RSA、DSA有相同的安全强度；
2) 计算量小，处理速度快，在私钥的处理速度上（解密和签名），ECC远比RSA、DSA快得多；
3) 存储空间占用小，ECC的密钥尺寸和系统参数与RSA、DSA相比要小得多，所以占用的存储空间小得多；
4) 带宽要求低，使得ECC具有更广泛的应用前景；
5) 算法灵活性好：在有限域一定的情况下，其上的循环群就定了，而有限域的椭圆曲线可以通过改变曲线的参数，能够得到不同的曲线，从而形成不同的循环群。因此，椭圆曲线具有丰富的群结构和多选择性。正是由于它具有丰富的群结构和多选择性，并可在RSA/DSA体制中同样安全性的前提下大大缩短密钥的长度。椭圆曲线具有安全性高，密钥量小、算法灵活性好等特点，而无线终端由于其存储量小，处理速度慢等特点，因此，椭圆曲线的加密算法非常适合于应用到无线加密技术中[2,4]。
3 数字签名过程
本文以一个汽车用户通过手机缴纳养路费的过程为例，来说明数字签名的整个实现过程。移动网络环境基本的网络结构图如图1所示，从图中可以看出交费涉及到三方：用户U、运营商M、稽查局G，用户通过手机短信或者语音的方式提交养路费，本文以短信为例，短信的发送都分为两部分，一部分是发送，在手机用户发送短信时，这部分是上行短信；一部分是确认，在手机用户发送短信时，这部分是下行短信。
■
图1 养路费手机服务平台系统网络结构图
这里就以用户执行一次交费操作为例来讨论用户和运营商之间数字签名的实现过程。
3.1 生成数字签名的过程
用户U ■ 运营商M
用户首先需要向运营商传送一个交费信息D（信息D包含交费车辆车牌号、交费金额、交费时间的字符串）本文就用户和运营商之间的信息传递过程做一个详细的介绍。
1) 用户U将要发送的信息通过MD5的单向函数生成数字摘要D1，采用椭圆曲线的加密算法用私钥加密D1生成用户U的数字签名Sg1；
2) 用户U利用对称加密算法(DES)加密要发送的消息EData；
3) 用户将Sg1和EData发送给接收方。
具体操作过程如下：
Sg1（数字签名），EData
用户U■运营商M
从该签名过程我们发现，本方案不仅采用的椭圆曲线的加密算法来完成信息的数字签名，为了保证数据在传输过程中的安全性，使得在网络中传输的数据是以密文的方式传输，采用了 DES加密算法来加密传输的数据。采用Diffie-Hellman在椭圆曲线上的密钥交换方法来实现收发双方对称密钥的传递，该密钥传递的过程如下：
(1) 构建一个椭圆曲线方程：这里的椭圆曲线是定义在二进制域上的椭圆曲线，需要确定六个参量：T=(p,a,b,G,n,h)。（其中a,b,p是用来确定椭圆曲线方程Y2+XY=X3+aX2+b，G为基点，n为点G的阶，h是椭圆曲线上所有点的个数m与n相除的整数部分）参量值的选择，直接影响了加密的安全性。参量值一般要求满足以下几个条件：一是p越大越安全，但越大，计算速度会变慢，200位左右可以满足一般安全要求；二是p≠n×h；pt≠1(mod n)，1≤t
2) 用户U选取一个整数Na(Na
3) 接收方运营商也采用类似的方法选取自己的私钥Nb和公钥PB。
4) 发送方和接收方分别由K=NaPB，K=NbPA产生出双方共享的秘密钥。
5) 通过上面的几个步骤，就得到了通信双方共同的对称密钥K，该密钥匙k用来作为对称加密算法的密钥，如果攻击者想获得K，则必须通过PA和G求出Na，或由Pb和G求出Nb，这就需要求解椭圆曲线上的离散对数，因此是不可行了。
3.2 基于椭圆曲线的数字签名实现过程
算法描述：
用户U需要对向运营商M发送的信息进行数字签名，签名过程如下所示例：
用户U方的过程：
1) 确定安全的单向散列函数,本系统中选择的是MD5算法的单向散列函数，定义椭圆曲线方程，在上一部分已经做了详细的介绍，也就是确定参数 T=(p,a,b,G,n,h)；
2) 建立密钥对(d,Q)，其中d是私钥，Q=dG是公钥；
3) 假设接收方运营商已经通过安全的方式获得了公钥Q，并且双方事先已经约定了使用的单向散列函数即为MD5的单向散列函数；
4) 进行签名操作。
生成签名的过程：
1) 选择一个随机或伪随机数K,1
2) 计算KG=(X1,Y1), r=X1 mod n,若r=0，则转步骤一；
3) 计算K-1mod n,e=md5(M)，其中M是明文；
4) 计算S=K-1(e+dr)(mod n)，若S=0则转步骤一；
5) 利用DES加密算法对M进行加密，得到密文EData；
6) 输出签名(r,S)和密文EData。
验证签名的过程：
运营商M收到用户U发过来的密文EData和签名(r,S)后，做以下操作：
1) 验证r和S是(1,n-1)间的整数；
2) 利用Diffie-Hellman密钥交换过程得到了对称密钥，通过对称解密算法对密文Edata进行解密得到明文M；
3) 计算E=MD5(M),W=S-1(mod n)；
4) U1=EW(mod n),U2=rW(mod n)；
5) 计算X＝U1G+U2Q=(X1,Y1)，令V= X1 mod n；
6) 如果r=V则接受签名。
上面的过程仅仅介绍了互相通信的三方中其中两方的单向信息的传递过程，在实际的应用中，涉及到交易的三方都需要使用该数字签名技术，但是由于它们的实现过程基本上相同，只是所传输的短信内容不同，所以这里就不详细介绍。
4 安全性和有效性分析
本文提出了基于混合密钥的思想在移动设备上实现数字签名，在数据发送的过程中虽然实现了两次加密，由于采用了Diffie-Hellman的密钥交换过程，所以只需要一次交换就能实现对称密钥和非对称密钥的获取，并且通过这种方式，即实现了身份认证，同时还保证了数据的安全性和完整性。在签名过程中增加了时间戳标志，安全分析表明该方案可以防止扮演攻击、重播攻击和中间人攻击，并具有反拒认特性。
信息技术发展到现在，在无线设备方面，智能卡已经得到了很大的发展，对于在智能卡上进行信息的加密和解密已经成为现实，同时，在加密技术方面，椭圆曲线的加密算法已经非常的成熟，并且已成功的运用到移动电子商务中[1]，因此，在移动设备上实现基于的椭圆曲线的数据签名技术是有效的。
参考文献：
[1] Stapleton J, Doyle P, Esquire S.T. The Digital Signature Paradox.Systems,Man and Cybernetics (SMC) Information Assurance Workshop,2005.Proceedings from the Sixth Annual IEEE 15-17 June 2005 Page (s):456-457.
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从交易角度出发，电子商务面临的安全问题综合起来包括以下几个方面：
1.有效性
电子商务以电子形式取代了纸张，那么保证信息的有效性就成为开展电子商务的前提。因此，要对网络故障、操作错误、应用程序错误、硬件故障、系统软件错误及计算机病毒所产生的潜在威胁加以控制和预防，以保证贸易数据在确定的时刻、确定的地点是有效的。
2.真实性
由于在电子商务过程中，买卖双方的所有交易活动都通过网络联系，交易双方可能素昧平生，相隔万里。要使交易成功，首先要确认对方的身份。对于商家而言，要考虑客户端不能是骗子，而客户端也会担心网上商店是否是一个玩弄欺诈的黑店，因此，电子商务的开展要求能够对交易主体的真实身份进行鉴别。
3.机密性
电子商务作为贸易的一种手段，其信息直接代表着个人、企业或国家的商业机密。如信用卡的账号和用户名被人知悉，就可能被盗用而蒙受经济损失；订货和付款信息被竞争对手获悉，就可能丧失商机。因此建立在开放的网络环境电子商务活动，必须预防非法的信息存取和信息在传输过程中被非法窃取。三、电子商务安全中的几种技术手段
由于电子商务系统把服务商、客户和银行三方通过互联网连接起来，并实现了具体的业务操作。因此，电子商务安全系统可以由三个安全服务器及CA认证系统构成，它们遵循共同的协议，协调工作，实现电子商务交易信息的完整性、保密性和不可抵赖性等要求。其中采用的安全技术主要有以下几种:
1.防火墙(FireWall)技术
防火墙是一种隔离控制技术，在某个机构的网络和不安全的网络(如Inter)之间设置屏障，阻止对信息资源的非法访问，也可以使用防火墙阻止专利信息从企业的网络上被非法输出。
2.加密技术
数据加密技术是电子商务中采取的主要安全措施，贸易方可根据需要在信息交换的阶段使用。在网络应用中一般采取两种加密形式：对称加密和非对称加密，采用何种加密算法则要结合具体应用环境和系统，而不能简单地根据其加密强度来做出判断。
(1)对称加密
在对称加密方法中，对信息的加密和解密都使用相同的密钥。也就是说，一把钥匙开一把锁。这种加密算法可简化加密处理过程，贸易双方都不必彼此研究和交换专用的加密算法，如果进行通信的贸易方能够确保私有密钥在交换阶段未曾泄露，那么机密性和报文完整性就可以得到保证。不过，对称加密技术也存在一些不足，如果某一贸易方有n个贸易关系，那么他就要维护n个私有密钥。对称加密方式存在的另一个问题是无法鉴别贸易发起方或贸易最终方。因为贸易双方共享一把私有密钥。目前广泛采用的对称加密方式是数据加密标准(DES)，它主要应用于银行业中的电子资金转账(EFT)领域。DES对64位二进制数据加密，产生64位密文数据。使用的密钥为64位，实际密钥长度为56位(8位用于奇偶校验)。解密时的过程和加密时相似，但密钥的顺序正好相反。
(2)非对称加密/公开密钥加密
在Inter中使用更多的是公钥系统，即公开密钥加密。在该体系中，密钥被分解为一对：公开密钥PK和私有密钥SK。这对密钥中的任何一把都可作为公开密钥(加密密钥)向他人公开，而另一把则作为私有密钥(解密密钥)加以保存。公开密钥用于加密，私有密钥用于解密，私有密钥只能由生成密钥对的贸易方掌握，公开密钥可广泛，但它只对应于生成该密钥的贸易方。在公开密钥体系中，加密算法E和解密算法D也都是公开的。虽然SK与PK成对出现，但却不能根据PK计算出SK。公开密钥算法的特点如下：
用加密密钥PK对明文X加密后，再用解密密钥SK解密，即可恢复出明文，或写为：DSK(EPK(X))=X。
加密密钥不能用来解密，即DPK(EPK(X))≠X
在计算机上可以容易地产生成对的PK和SK。
从已知的PK实际上不可能推导出SK。加密和解密的运算可以对调，即：EPK(DSK(X))=X
常用的公钥加密算法是RSA算法，加密强度很高。具体做法是将数字签名和数据加密结合起来。发送方在发送数据时必须加上数字签名，做法是用自己的私钥加密一段与发送数据相关的数据作为数字签名，然后与发送数据一起用接收方密钥加密。这些密文被接收方收到后，接收方用自己的私钥将密文解密得到发送的数据和发送方的数字签名，然后用方公布的公钥对数字签名进行解密，如果成功，则确定是由发送方发出的。由于加密强度高，而且不要求通信双方事先建立某种信任关系或共享某种秘密，因此十分适合Inter网上使用。
3.数字签名
数字签名技术是实现交易安全核心技术之一，它实现的基础就是加密技术。以往的书信或文件是根据亲笔签名或印章来证明其真实性的。但在计算机网络中传送的报文又如何盖章呢？这就是数字签名所要解决的问题。数字签名必须保证以下几点：接收者能够核实发送者对报文的签名；送者事后不能抵赖对报文的签名；接收者不能伪造对报文的签名。现在己有多种实现数字签名的方法，采用较多的就是公开密钥算法。
4.数字证书
(1)认证中心
在电子交易中，数字证书的发放不是靠交易双方来完成的，而是由具有权威性和公正性的第三方来完成的。认证中心就是承担网上安全电子交易认证服务、签发数字证书并确认用户身份的服务机构。
(2)数字证书
数字证书是用电子手段来证实一个用户的身份及他对网络资源的访问权限。在网上的电子交易中，如双方出示了各自的数字证书，并用它来进行交易操作，那么交易双方都可不必为对方身份的真伪担心。
5.消息摘要(MessageDigest)
消息摘要方法也称为Hash编码法或MDS编码法。它是由RonRivest所发明的。消息摘要是一个惟一对应一个消息的值。它由单向Hash加密算法对所需加密的明文直接作
这篇论文.用，生成一串128bit的密文，这一串密文又被称为“数字指纹”(FingerPrint)。所谓单向是指不能被解密，不同的明文摘要成密文，其结果是绝不会相同的，而同样的明文其摘要必定是一致的，因此，这串摘要成为了验证明文是否是“真身”的数字“指纹”了。四、小结
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根据联合国国际贸易法委员会《电子签名示范法》第二条中的规定,电子签名是指“以电子形式表现的数据,该数据在一段数据信息之中或附着于或与一段数据信息有逻辑上的联系,该数据可以用来确定签名人与数据信息的联系并且可以表明签名人对数据信息中的信息的同意。”我国在《电子签名法》第二条第一款中对电子签名也进行了规定:“本法所称电子签名,是指数据电文中以电子形式所含、所附用于识别签名人身份并表明签名人认可其中内容的数据。”
综上所述,我们可以这样认为,电子签名是在电子数据交换中,附属于数据电文中,以电子形式以表明签名人身份的数据。当今理论界又把电子签名有分为广义的电子签名和狭义的电子签名。广义的电子签名的定义可以简单的分解成以下几点:一是电子签名是以电子形式存在的;二是电子签名能确认电子合同的内容;三是当事人通过电子签名表明其身份,并表明接受合同项下的权利义务,继之表明愿意承担可能产生的合同责任;狭义的电子签名则是指利用特定的加密算法而进行的签名,通常是指数字签名。
二、电子签名证据的种类
1.数字签名(DigitalSignature),即狭义的电子签名,是以特定的电子签名技术所进行的签名。如前所述,数字签名是电子签名的一种,这种观点被广泛的学者所认可,一般是指以非对称加密技术所进行的电子签名。它是电子商务活动中使用最为普遍的电子签名方式。此外,通过动态签名的识别,也可以使个人身份与其签名发生特定的联系。
2.生物特征签名(SignatureByBiometries),是指籍由使用者的指纹、声波、视网膜纹等生理特征作为辨识的根据,而达到鉴别作用的签名。它是与用户个人生理特征相联系的。
三、电子签名证据进行审查判断的方法
(一)电子签名证据收集主体的审查
审查判断电子签名的收集主体是否适格问题是程序审查的首要步骤。对电子签名证据进行收集和保全的主体都应当是特定的,不具备法律规定主体资格的机关和个人将会否定其证据资格。在此需要注意的是,除法律规定之外,需要认证方能授予的主体资格一般需要具有相关资格的主体出具相应的证明。此外,由于电子签名其特殊的证据特征,这就要求对我们电子签名证据进行收集的个人进行审查时,不仅要看其是否具有相关的身份资格,而且要审查判断其是否掌握收集电子签名证据的相关技术。若身份适格但是缺乏相应的技术,我们可以认定其不具有证据收集主体资格。
(二)电子签名证据能力的审查
证据能力,又称为证据资格,“是指证据材料能够作为证据使用而在法律上享有正当性。通常情况下,必须同时具备真实性、合法性和关联性等的证据才具有证据能力。”对电子签名证据的证据能力进行审查,也就是对其是否满足作为证据使用条件进行审查。我国《电子签名法》第三条规定:“当事人约定使用电子签名、数据电文的文书,不得仅因为其采用电子签名、数据电文的形式而否定其法律效力”;第四条规定:“可靠地电子签名与手写或者盖章具有同等的法律效力”;第七条规定:“数据电文不得仅因为其是以电子、光学、磁或者类似手段生成、发送、接收或者存储而被拒绝作为证据使用。”从以上条文可知,我国从立法上对于数据电文和电子签名的证据能力及证明力给予了肯定。
另外,我国《电子签名法》第五条规定:“符合下列条件的数据电文,视为满足法律、法规规定的原件形式要求:(一)能够有效地表现所载内容并可供随时调取查用;(二)能够可靠的保证自最初形成时起,内容保持完整,未被更改。”但是,数据电文在储存和经行数据交换时发生形式的变化并不影响数据电文的完整性。上述的规定表明我国对电子签名证据的复印件与原件在功能相同的情况下,具有相同的证明力。
(三)电子签名证据来源的审查
对电子签名证据来源的审查主要包括以下几点:首先,审查电子签名证据是以什么方法、在什么情况下取得的。其次,由于电子签名证据是易变的数字信息,需要可靠的来源进行稳定性保障,因此我们对电子签名证据进行审查判断时,要检验电子签名证据的来源是否客观真实。例如,对生物特征签名的收集时,我们不仅要利用计算机取证技术进行合法的取证,而且要对取证的对象的真实性进行逐一的审查。最后,对未经公证的电子签名证据的审查,不能因为其未经过公证机关公证而丧失证据资格。没有经过公证机关公证的电子签名证据只会导致其证明力下降而非消失。例如EDI中心提供的提单签发、传输记录,CA认证中心提供的认证或公证书以及其他数字签名等就具有较强的来源可靠性,而没有经过这些认证的数据,证据资格存在一定的瑕疵,但并不因此而失去证据资格,可以通过数据鉴定进行补强。
注释:
何峰,.论电子证据的审查与举证.信息网络安全.2010(4).
参考文献:
[1]苏凤仙,谭德宏.民事诉讼中电子证据的审查判断.辽宁经济职业技术学院学报.2003(2).
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3.伪造信息。攻击者冒充合法用户发送假冒的信息或者主动获取信息，而远端用户通常很难分辨。
4.中断信息。攻击者利用IP欺骗，伪造虚假TCP报文，中断正常的TCP连接，从而造成信息中断。
二、PKI及其加密体制电子商务的信息安全在很大程度上依赖于技术的完善，这些技术包括:密码技术、鉴别技术、访问控制技术、信息流控制技术、数据保护技术、软件保护技术、病毒检测及清除技术、内容分类识别和过滤技术、网络隐患扫描技术、系统安全监测报警与审计技术等。其中密码技术和鉴别技术是重中之重，PKI及其加密体制是实现这两种技术的载体。
1.PKI的定义和功能。PKI是对公钥所表示的信任关系进行管理的一种机制，它为Inter用户和应用程序提供公钥加密和数字签名服务，PKI的功能主要包括:公钥加密、证书、证书确认、证书撤销。
2.对称密码体制。对称密码体制的基本特点是解密算法就是加密算法的逆运算，加秘密钥就是解秘密钥。在对称密码系统中发送者和接收者之间的密钥必须安全传送，而双方实体通信所用的秘密钥也必须妥善保管。常见的对称加密算法包括DES、三重DES和IDEA等。
3.非对称密码体制。非对称密码体制也称公钥密码体制。非对称密码体制的基本特点是存在一个公钥/私钥对，用私钥加密的信息只能用对应的公钥解密，用公钥加密的信息只能用对应的私钥解密。著名的非对称加密算法是RSA。RSA使用的一个密钥对是由两个大素数经过运算产生的结果:其中一个是公钥，为众多实体所知;另外一个是私钥，为了确保他的保密性和完整性，必须严格控制并只有他的所有者才能使用。RSA加密算法的最基本特征就是用密钥对中的一个密钥加密的消息只能用另外一个解密，这也就体现了RSA系统的非对称性。
RSA的数字签名过程如下:s=mdmodn，其中m是消息，s是数字签名的结果，d和n是消息发送者的私钥。
消息的解密过程如下:m=semodn，其中e和n是发送者的公钥。
4.数字签名。数字签名通常使用RSA算法。RSA的数字签名是其加密的相反方式，即由一个实体用它的私钥将明文加密而生成的。这种加密允许一个实体向多个实体发送消息，并且事先不需交换秘密钥或加密私钥，接收者用发送者的公钥就可以解密。5.散列(Hash)函数。MD5与SHA1都属于HASH函数标准算法中两大重要算法，就是把一个任意长度的信息经过复杂的运算变成一个固定长度的数值或者信息串，主要用于证明原文的完整性和准确性，是为电子文件加密的重要工具。一般来说，对于给出的一个文件要算它的Hash码很容易，但要从Hash码找出相应的文件算法却很难。Hash函数最根本的特点是这种变换具有单向性，一旦数据被转换，就无法再以确定的方法获得其原始值，从而无法控制变换得到的结果，达到防止信息被篡改的目的。由于Hash函数的这种不可逆特性，使其非常适合被用来确定原文的完整性，从而被广泛用于数字签名。三、对称和非对称加密体制相结合的应用模型将对称和非对称加密体制相结合，能够确保电子商务信息的完整性和机密性。下面是具体的应用模型。
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文献标识码：A
1引言
密码学能有效保障信息的机密性、认证性、完整性和不可否认性，是信息安全的核心技术之一，为信息安全提供了深刻的理论依据和丰富的应用实践基础。目前各大高校已为信息安全专业、计算机科学与技术、通信工程和信息与计算科学专业的本科生或研究生开设了密码学课程，如北京大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、武汉大学、西安电子科技大学、电子科技大学等，也有一些教研[1-4]。然而，对于更多的高校，密码学课程的教学却处于探索阶段。
公立函馆未来大学(Future University-Hakodate)位于日本北海道函馆市龟田中野町，始建于2000年，是一所以信息科学为特色的公立大学。该校有两大学院(系统信息科学研究科和系统信息科学专业)和三学部(信息建筑学科、复杂系统学科和系统信息科学部)。学校研究与教育涵盖了以硬件为中心的计算机科学、认知科学、信息系统设计与复杂系统。虽建校不久，但该校的密码学学科却取得了骄人的成绩，在高木刚(Tsuyoshi Takagi)教授的带领下，在双线性配对运算方向已到达国际先进水平。笔者在公立函馆未来大学从事博士后研究期间，旁听了高木刚教授面向计算机专业硕士生开始的密码学课程，并和他交流了教学经验及学术思想，感触颇深。本文就该校密码学课程设置与教学方法进行了描述和讨论。
2密码学课程的特点
作为信息安全和其他信息科学类专业的一门专业基础课，密码学课程具有以下特点[4]：
(1) 作用和地位十分重要。密码学是实现保密通信和信息系统安全的主要技术手段和工具，信息安全的保密性、认证性、完整性和不可否认性等属性都需要用密码学的工具来完成。随着计算机和计算机网络在军事、政务、金融、商业等部门的广泛应用，社会对计算机的依赖越来越大，如果计算机系统的安全受到破坏，将导致社会的混乱并造成巨大损失。因此，确保计算机系统的安全已成为世人关注的社会问题并成为信息科学的热点研究领域。密码技术是信息安全的关键技术之一，几乎所有的信息安全技术都应用到密码技术。
(2) 覆盖的内容多，涉及的数学知识多。由于发展历史较长和研究问题的特殊性质，密码学从基础理论到实用算法，形成的内容和分支较多。例如，数字签名体制就分为签名体制、盲签名体制、环签名体制、群签名体制等10余种签名体制。同时，密码学还涉及较多的数学知识，如数论、抽象代数、概率论、组合数学、计算复杂性和信息论等方面的知识。
(3) 与其他学科联系广泛。密码学与其他学科具有广泛联系，这些学科包括应用数学、通信、计算机科学、信息处理等。从应用数学的角度看，密码学是数论、抽象代数等理论的一种应用；从通信的角度看，密码学是实现保密通信的一种技术手段；从计算机科学的角度看，密码学是数据安全、计算机安全和网络安全的研究内容；从信息处理的角度看，密码是信息处理的一种形式。密码学的研究内容决定了它的交叉性和广泛性，这使得人们能从不同方面去研究密码学，从而推动密码学学科的不断发展。各种数学和其他学科研究的新成果也会很快地应用于密码学当中，例如基于椭圆曲线的加密和签名方法、量子密码和数字水印等。
(4) 实践性很强。密码学的研究目的就是解决实际生活当中的信息安全问题，例如提供保密性、认证性、完整性和不可否认性，这些属性是信息社会中不可或缺的重要属性，它们随着计算机的普及，借助于密码学的各种算法得以实现。因此，密码学是一门实践性很强的课程。只有理论联系实际，才能把这门课程学好。
3密码学课程教学内容的设置
公立函馆未来大学的密码学课程分为以下几部分：
(1) 数学基础：该部分讲述整除、同余、模运算、欧几里得算法、扩展的欧几里得算法、欧拉函数、群、环、域和概率论等的基本概念。该部分的教学目的是使学生对密码学所需的数学知识有个大概的了解，为以后的学习打下基础。
(2) 密码学基本概念：该部分讲述密码学的历史、加密和隐私概念、密码学的目标、攻击模型、密码协议和可证明安全性等。该部分的教学目的是使学生对密码学有个总体的认识，为以后的学习打下基础。
(3) 对称密码体制：该部分讲述了流密码和分组密码体制。流密码只是介绍了一些基本概念。分组密码是本章的重点，主要讲述了DES、AES和分组密码的工作模式。该部分的教学目的是使学生对对称密码体制，尤其是分组密码体制有深刻的认识，了解分组密码设计原理和特点。
(4) 公钥密码体制：该部分讲述公钥密码体制的概念、RSA公钥密码体制、ElGamal公钥密码体制、Rabin公钥密码体制、基于椭圆曲线的密码体制和基于身份的密码体制。该部分的教学目的是使学生对公钥密码体制有个深刻的理解，了解公钥密码体制与对称密码体制的区别。
(5) 数字签名：该部分讲述数字签名的基本概念、RSA数字签名、ElGamal数字签名、数字签名标准DSS、群签名、签名、盲签名和环签名等。该部分的教学目的是使学生掌握常用的数字签名体制，掌握数字签名体制的设计原理和特点，对特殊的数字签名，如群签名、签名、盲签名和环签名有个初步的认识。
(6)Hash函数：该部分讲述Hash函数的基本概念、MD5、SHA、基于分组密码的Hash函数和Hash函数的应用。该部分的教学目的是使学生掌握Hash函数的设计原理和要求，对MD5和SHA两种重要Hash函数有个深刻理解。
(7) 密码协议：该部分讲述密钥分配和密钥交换、认证体制、零知识证明、电子选举和电子现金等。该部分的教学目的是使学生对密码应用有深刻的理解，对如何根据应用环境设计密码协议有个基本的认识。
(8) 可证明安全性：该部分讲述公钥密码和数字签名的可证明安全性。包括公钥加密体制的安全性概念、数字签名体制的安全性概念、随机预言模型、RSA-OAEP等。该部分的教学目的是使学生对可证明安全性知识有个初步认识，能够对公钥加密体制和数字签名体制进行形式化证明。
4密码学课程的教学方法
通过笔者在公立函馆未来大学密码学课程的学习，总结出如下教学方法：
(1) 注重数学知识的讲解。学习密码学需要用到很多数学知识，教师在教学中很重视数学知识的传授，在第一章中专门讲授了密码学需要的数学知识。此外，教师在讲授其他章节内容时也常常介绍一些数学知识，如在讲授RSA算法时讲授了模运算和复杂性理论。
(2) 注重讲清各部分的区别与联系，以便于学生掌握和记忆。密码学课程涉及到很多概念，这些概念很难记忆。教师在教学中注重讲解各种概念的区别与联系，如对称密码体制和公钥密码体制的区别和联系、公钥加密体制和数字签名体制的区别和联系、分组密码体制和流密码体制的区别和联系。通过这些讲解，学生掌握和理解这些知识就容易多了。
(3) 注意讲述历史知识，激发学生兴趣。密码学涉及到很多有趣的历史知识。在讲授密码的起源时，教师介绍了公元前五世纪斯巴达人使用的一种叫“天书”(Skytale)的器械。它用一根木棍，将羊皮条紧紧缠在木棒上，密信自上而下写在羊皮条上，然后将羊皮条解开送出，只有把羊皮条重新缠在一根同样直径的木棍上，才能把密信的内容读出来――这是最早的一种移位密码。在讲解公钥密码概念时，他们讲解了Diffie和Hellman这两位公钥密码开创者的生平，并将这两位学者的照片给学生看。通过这些历史知识的讲解，学生对密码学产生了浓厚的兴趣。
(4) 注重与科研工作相结合。教师在教学中很注重与科研工作相结合。他们常常讲到自己的科研项目与经历，也常常将最新的研究成果带到课堂，将最新的论文发给学生研读，使学生对最新的研究方向有个初步认识。
(5) 注重总体理解。某些密码学算法涉及的步骤很多，理解比较困难。如DES就涉及到了16轮变换，每轮都有置换和代换运算。教师在介绍该算法时注重总体算法的把握，先让学生对该算法有个总体的认识，然后再讲述每一步骤的详细算法。
5结束语
本文介绍了日本公立函馆未来大学面向计算机专业硕士生开设的密码学课程的具体情况，包括课程内容设置与教学特点。希望能对我国密码学课程有一定的启发。
参考文献：
[1] 沈瑛,郑河荣. 密码学课程的设计与实践[J]. 温州职业技术学院学报,2003,3(3)：76-77.
[2] 段桂华,杨路明. 基于组件技术的密码学理论与技术实验教学方法[J]. 北京电子科技学院学报,2006,14(1):44-46.
[3] 丁勇. 信息与计算科学专业密码学教学研究[J]. 桂林电子科技大学学报,2008,28(2):131-133.
[4] 李梦东. 密码学课程设置与教学方法探究[J]. 北京电子科技学院学报,2007,15(3):61-66.
The Course Design of Cryptology and Its Teaching Method at Future University-Hakodate
LIFa-gen
(School of Computer Science and Engineering, University of Electronic Science and
篇13
近年来，随着信息安全技术的逐步深入人们的日常生活，对信息安全的理论和应用研究逐渐升温。密码技术作为信息安全的理论核心，也为越来越多的人所认可，因此近年来《密码学》成为各类高等院校本科生信息类相关专业相继开设的课程。我校也在2004年面向信息与计算科学专业2001级及其以后年级学生开设了《密码学》的选修课程。本文通过总结作者近6年来在《密码学》课程的教学经验，从知识体系、实践环节、考核方式等几个方面对教学方法和课时安排进行了探讨和设计，给出了教学总结和建议。
1密码学课程的内容和特点
1．1密码学课程的特点
密码学作为一门比较新兴的课程，是集数学、计算机科学以及通信与信息系统等多学科一体的交叉学科，涉及到的内容非常广泛。从内容的联系上讲，密码学可以说是多个学科的一个交汇点，这些学科包括：应用数学、通信、计算机应用、信息处理和电子电路技术等。从应用数学的角度看，密码学是数论、抽象代数、计算复杂度等理论的一种应用；从通信的角度看，密码学是保密通信和通信网络安全的研究内容；从计算机应用的角度看，密码学是数据安全、计算机安全和网络安全的研究内容；从信息处理的角度看，密码是信息处理的一种形式。密码学的研究内容决定了它的交叉性和广泛性，这使密码学从不同的方面得到研究，从而得以不断发展。
1．2密码学课程的内容
就密码学内容而言，密码学主要由密码编码学和密码分析学两部分组成。考虑到本科生的实际情况，我们选择了相对偏重密码编码学的教材。我校采用的是由武汉大学出版社出版，张福泰教授主编的《密码学教程》一书，该书是信息安全系列教材中的一个部分。
密码学教材不论是外文版还是中文版在内容设置上主要包含两大模块：加密、认证J。加密部分主要分为古典密码、私钥密码体制和公钥密码体制；认证部分主要包括数字签名和杂凑函数、密码协议等。各部分体系除了介绍相关的数学知识之外，主要介绍各种典型的密码算法，比如：私钥密码体制主要以数据加密标准(DES)和高级加密标准(AES)为主；而公钥密码体制中，主要以基于大数分解困难问题的RSA算法、基于离散对数困难问题的E1Gamal算法和基于椭圆曲线(ECC)的密码体制；在数字签名方面，主要以RSA数字签名、El—Gamal数字签名和数字签名标准(DSS)为主；密码协议主要以密钥管理协议、密秘分享协议和认证协议为主。这些内容涉及的知识背景和应用背景多，覆盖面广，实践性强，如何合理处理好这些知识点，既要注意点到面，又要重点突出、深入浅出，这就为我们的教学提出了要求。
2教学实践
目前的密码学体系主要是建立在代数学知识基础之上的，考虑到我校信息与计算科学专业的已经学过高等代数和离散数学，对群、环、域的知识已经比较熟悉，所以在密码学课程的数学基础介绍部分就会省下不少的课时。正是因为如此，我们的理论教学就更关注于如何让学生建立密码学的基本概念、基本模型以及基本理论，并最终达到信息安全的立体体系的建立。
我校信息与计算科学专业深知密码学对信息学科的重要性，安排了48学时的教学，其中理论教学32学时，上机实验12学时。下面就是我校《密码学》课程教学内容和课时分配的安排方案。
2．1理论教学
大致教学内容可以分为以下部分：
(1)密码学概述(2学时)。这部分的主要内容包括：密码学的基本概念、密码学的体系结构、发展简史和密码学的应用等等。本部分目的是形成对密码学整体框架的初步印象，为今后的学习打下基础。在这一环节笔者认为让学生对密码学要产生兴趣非常重要，所以对与密码学的应用部分笔者采用了播放纪录片“密码在二战中的重要作用”。事实证明，效果非常好。
(2)古典密码体制(2学时)。这一章节的学习通过让学生描述如果你古代的一个密码学家，对于秘密信息的隐藏你会如果去做展开。从而引出代换密码和置换密码这两大主线。实践表明，这种让学生自主创新的教学方法引起了学生特别大的学习兴趣。
(3)现代分组密码(10学时)。主要内容包括分组密码的设计方法；DES、AES和IDEA加密算法。本部分首先在介绍完本章所需数学知识(有限域上的求模逆运算)的基础上，笔者对与DES算法的学习采用了将学生4人一组的方式，并且选出小组负责人。让他们先自习，如有疑问先小组内部讨论，要求画出DES算法的数据结构图。小组内部解决不了的，再拿出来大家一起讨论。这种学习方式有效的提高了学生的积极性，同时更培养和提高了他们的自学能力。
(4)流密码(4学时)。主要内容包括流密码的原理、有限状态自动机、线性反馈移位寄存器、RC4和流密码算法SNOW2．0。本部分目的是介绍流密码的基本思想和方法。可事先准备好相关代码材料，课堂演示线性和非线性反馈移位寄存器等的实现，效果很好。
(5)公钥密码体制(6学时)。主要内容包括公钥密码的原理；数学基础知识；RSA公钥密码体制；E1Gamal公钥密码体制；D．H密钥协商方案和椭圆曲线密码体制。本部分主要介绍公钥密码的基本思想——单向函数的概念和应用和几个加密算法。由于涉及数论中离散对数、大数分解、平方剩余概念的初步知识，而且相关的数学理论公式繁多，理解起来有一定难度。但这些数学理论应用到加密算法后，都有相应的快速算法，如RSA加密算法中有模密快速算法、大数分解算法，E1Gamal有简单的离散对数算法，并且这些快速算法的程序代码都已经很成熟，仍采用“结合代码讲解算法”的方法，从而利于学生的理解和接受。
(5)密钥管理和Hash函数(4学时)。主要内容包括密钥分配的模式；密钥传送；密钥协商；密钥托管；秘密共享以及Hash函数。这部分的重点是(t，n)门限秘密分享方案。需要讲清楚多项式插值公式。
(6)数字签名和杂凑函数(4学时)。内容包括：数字签名的基本概念；RSA数字签名方案；E1一Gamal数字签名；Schnorr数字签名；数字签名标准(DSS)和椭圆曲线上的数字签名方案。本部分目的是介绍数字签名的原理和各种常见的基本算法。涉及的数学基础与公钥密码相同。课堂实例教学过程中进行现场演示数字签名的使用。另外，可以结合不同的应用环境，给学生多介绍不同的数字签名，如签名、盲签名、群签名等等，以更好地理解签名的认证作用，同时也可以让学生了解该研究方向的前沿知识。
(7)身份识别(2学时)。身份识别的概念；强调身份识别；身份识别协议；本部分目的是介绍身份识别的基本思想和常见协议。具体实验是：验证码的使用，使学生感受到密码学的思想其实就一直在我们身边。
(8)认证理论与技术(2学时)。认证模型；认证常见的攻击和对策；认证协议；Kerberos系统。本部分目的：介绍常见的认证攻击、对策和具体实例。要求学生比较各种协议的优缺点。
2．2实践教学与毕业设计
密码学是信息安全的基础理论课程，同时又是一门实践性很强的学科。在实践教学方面，主要是以实验和课程设计为主，其目的是让学生了解各种密码算法的设计和实现，通过编程实现相应的密码算法，深入理解密码算法的步骤、设计思想，以及每一步对效率的影响。这其中尤其要求学生注意实际实现算法和理论算法之间的差距所在，以及在编程实现中应该注意的问题。
我校的实践教学分为以下四个实验环节：
实验一：Euclid算法实验(2学时)；
实验二：DES算法实验(4学时)；
实验三：RSA算法实验(3学时)；
实验四：Difie—Hellman密钥交换算法实验(3学时)。
这些基础实验环节的实现过程，主要采用的是“一题一验收”的方法。对于每个题目而言，学生在进行实验之前都必须提前交好预习报告；在实验完成之后，统一检查，并形成验证结果报告。对于工作量相对较多的实验(二)，笔者将学生分成4人一小组(和教学环节的小组是同一组)，自由分工合作完成同一个实验。这样既提高了学生密码学的知识热情，也培养了学生的团体协作精神以及掌握软件开发知识的兴趣。在验收实验结果时，要求每组选出一个主答辩人进行答辩，而且还抽查小组其他成员在设计中的具体分工。最后根据理论课表现和实验设计成绩综合评定学生成绩。这种方法模拟了今后学生毕业后工作的模式，让学生提前充分体验，以做好应对以后工作的挑战。
3课程考核
