数字签名是一种基于密码学技术，特别是公钥密码体系（非对称密钥密码体制），用于确保电子文档或数据传输过程中的完整性和不可否认性的方法。它是对传统物理签名在数字环境中的模拟，旨在解决在网络环境中确认信息来源的可靠性、防止信息被篡改以及提供发送方事后不可抵赖的证据。以下是对数字签名关键特性和工作原理的详细说明：
数字签名：非对称加密，私钥加密，公钥解密
摘要的作用：防止篡改。
加密的作用：防止抵赖
基本特征与功能
- 报文鉴别：接收者能够通过数字签名验证发送者对报文的签名，确认信息确实由声称的发送者发出，实现消息源认证。
- 报文完整性：数字签名确保报文在传输过程中未被第三方篡改。任何对原始数据的改动都会导致验证失败，从而保护数据的完整性和一致性。
- 不可伪造性：由于数字签名依赖于发送者的私钥，而私钥只有发送者自己掌握，他人无法通过仅知的公钥伪造有效的数字签名，从而保证了签名的唯一性和不可伪造性。
- 不可否认性：一旦发送者对数据进行了签名，他们无法在之后否认自己曾发送该数据。因为如果他们试图否认，但签名仍能被其公钥成功验证，这将构成矛盾，从而维护了发送者的责任。
工作原理
数字签名通常涉及以下几个步骤：
- 数据摘要：首先，对原始数据（如文件、消息等）应用哈希函数（如SHA-256）生成固定长度的数字摘要。这个摘要简短且唯一地代表了原始数据的全部内容，任何对数据的微小改变都会导致完全不同的摘要值。
- 签名生成：发送者使用自己的私钥对这个数字摘要进行加密操作，生成数字签名。由于私钥是秘密保存的，只有持有私钥的人（即发送者）能够生成有效的签名。
- 签名附载与传输：将原始数据和对应的数字签名一起发送给接收方。签名可以与数据本身一同封装，也可以作为独立的元数据伴随数据传输。
- 签名验证：接收者收到数据后，使用发送者的公钥（通常是通过公钥证书获取）对数字签名进行解密。解密后得到的应该是原始数据的哈希摘要。接着，接收者重新计算接收到数据的哈希摘要，并将其与解密得到的摘要进行对比。如果两者一致，则验证通过，表明数据未被篡改且确实来自拥有对应私钥的发送者。
应用场景
数字签名广泛应用于各种需要保证数据完整性和真实性的场合，包括但不限于：
- 电子文档认证：如电子合同、电子发票、电子邮件的安全送达证明等，确保文档内容未经篡改且出自特定签署人之手。
- 软件分发：软件开发商对其发布的软件进行数字签名，用户下载安装时可以验证签名以确保软件未被恶意篡改且确实来源于官方。
- 代码库提交：在版本控制系统中，开发者提交代码时附带数字签名，确保提交记录的真实性和完整性。
- 网络安全协议：如TLS/SSL握手过程中，服务器会向客户端出示由权威CA颁发并带有数字签名的证书，证明其身份的真实性。
- 区块链交易：在比特币、以太坊等区块链系统中，每一笔交易都由发起者使用私钥进行数字签名，确保交易的有效性和发起者的身份。
