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 算法簡介
?。?）密鑰的生成
密鑰的生成過程：
?、龠x擇兩個大素?cái)?shù)p，q，（p，q 為互異素?cái)?shù)，需要保密）；
②計(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）；
④計(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。最簡單的證書包含一個公開密鑰、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)，該證書的序列號等信息。
2 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)的工作原理
（1）簽名過程
對要簽名的文檔，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，然后對獲取到的散列值進(jìn)行簽名。
（2）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)對原始文件進(jìn)行散列，然后導(dǎo)入簽名者的公鑰對簽名值進(jìn)行RSA 解密，最后對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txt文件保存，一個用于保存公鑰，一個用于保存私鑰；摘要處理模塊：對要簽名的文檔生成散列的摘要，該系統(tǒng)提供生成16 個字節(jié)的MD5 算法，和生成20 個字節(jié)的SHA1 算法；簽名模塊：通過RSA 算法對對文檔摘要進(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（）：對選定的文件進(jìn)行SHA1 算法；OnMD5Hash（）：對選定的文件進(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)申請者填入相關(guān)信息后生成兩個txt 文件，一個存放私鑰，一個存放公鑰。
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
這里系統(tǒng)經(jīng)過測試系統(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。
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