什么是数字签名【翻译】

原文地址：What is a Digital Signature?
１）如下图所示，小明有两把钥匙，一把是公钥（Public Key），另一把是私钥（Private Key）：

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2)任何人都可以拿到小明的公钥，但他的私钥只有他自己知道:　

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密钥用于加密信息。加密信息意味着把信息打乱，只有拥有正确的秘钥的人才能使其重新变为可读的。小明的两个密钥中的任意一个都能加密数据，并且另一个可以解密数据。

３）如下图所示，张三可以使用小明的公钥加密数据，小明可以使用自己的私钥解开密文：　　

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小明的同事们都可能拿到张三加密的消息，但没有小明的私钥的话，这些数据对于他们来说也没什么用。

４）使用自己的私钥及相应的软件，小明可以把数字签名（digital signature）及一些其他信息写入文档中。数字签名是小明在自己的数据上加盖的印戳（这个印戳和小明唯一对应起来）并且这个印戳很难伪造。另外，签名也保证了对已签名数据的任何修改都可以被发觉。

为了对文档进行签名，小明的软件使用算法将数据浓缩为几行信息，这个过程称为“哈希”。这几行信息就是消息摘要（message digest）（几乎无法从消息摘要推断出相应的原始数据）: 　 　

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5)小明的软件对消息摘要进行加密，得到了数字签名（digital signature）：　　

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6)最后，小明的软件把数字签名追加到文档中，原始数据就被签名了：

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接下来，小明把文档发送给张三。

7）张三首先使用小明的公钥把签名解密为消息摘要。如果成功，则证明文档确实是由小明签名的，因为只有小明拥有私钥。接着，张三的软件将文档数据哈希成消息摘要，如果此消息摘要与签名解密得到的消息摘要是一模一样的，则说明已签名的数据并未发生改变。

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接下来，看个更复杂的场景。

8）李四（一位心怀不轨的雇员）想要欺骗张三。李四知道张三电脑上有小明的公钥，于是使用小明的名字创建了一个密钥对（为了描述方便，这里称为“假私钥”和“假公钥”），然后偷偷地使用假公钥替换了张三电脑中的公钥（小明真正的公钥）。接下来，李四用假私钥对数据进行签名，张三使用假公钥（他不知道自己电脑上小明的公钥已经被替换）解密了签名并验证了摘要信息，他会误认为消息确实是小明发送的。除了亲自拿到小明的公钥外，张三怎样知道小明的公钥是可信的？

９）王五在公司的证书授权中心（certificate authority，简称“CA”）工作，他用小明的公钥及一些其他信息给小明签发了一张数字证书（digital certificate）：

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现在，小明的同事可以通过校验证书来确认小明的公钥是否可信。实际上，小明公司中没人会承认不带证书的签名。此外，如果小明的私钥丢失了或者证书不在需要了，王五也可以撤销（revoke）证书。

10）现在，小明发送了一个已签名的文档给张三。为了校验文档上的签名，张三的软件首先使用王五（本例中就是“证书授权中心”）的公钥来验证小明证书上的签名。成功解密证书就表明证书确实是王五签发的。

接下来，张三的软件从证书中提取出小明的公钥并使用它校验小明的签名。如果小明的公钥成功了解密了签名，张三就确信签名是由小明的私钥创建的，因为王五已经对这个公钥进行了认证。当然，如果签名是合法的，我们也知道李四（那个坏家伙）并未修改过已签名内容。