软考高级软件架构师：数字签名技术概念和例题

作者：明明如月学长， CSDN 博客专家，大厂高级 Java 工程师，《性能优化方法论》作者、《解锁大厂思维：剖析《阿里巴巴Java开发手册》》、《再学经典：《Effective Java》独家解析》专栏作者。

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一、AI 讲解

数字签名技术

数字签名技术是信息安全领域内的一项核心技术，它允许数据的接收者验证数据来源的真实性和数据在传输过程中是否被篡改。数字签名基于公钥密码学原理，使用发送者的私钥进行签名，而接收者则用相应的公钥进行验证。

信息摘要的概念和用途

概念	解释
信息摘要	信息摘要是对数据进行一定算法处理，生成的一段固定长度的、具有唯一性的字符串。
用途	主要用于验证数据的完整性，防止数据被篡改。

信息摘要通过对原数据应用哈希函数（如MD5, SHA-1等）来生成。由于哈希函数具有单向性和抗碰撞性的特性，信息摘要能有效防止数据被恶意篡改。

数字签名过程

签名过程：
- 发送方首先利用哈希函数对原数据生成信息摘要。
- 然后，使用自己的私钥对信息摘要进行加密，生成数字签名。
- 发送方将原数据和数字签名一同发送给接收方。
验证过程：
- 接收方收到数据后，利用相同的哈希函数对原数据生成信息摘要。
- 同时，使用发送方的公钥对数字签名进行解密，得到一个信息摘要。
- 比较这两个信息摘要。如果一致，则证明数据在传输过程中未被篡改，且数据确实来自签名的发送方。

二、AI 出题

（1）题目

信息摘要的主要用途是什么？
- A. 加密数据
- B. 提高数据传输速度
- C. 验证数据完整性
- D. 数据备份
哈希函数的哪项特性能确保信息摘要的唯一性？
- A. 可逆性
- B. 抗碰撞性
- C. 高效性
- D. 可扩展性
数字签名技术不包括下列哪个步骤？
- A. 使用私钥加密信息摘要
- B. 使用公钥加密原始数据
- C. 使用哈希函数生成信息摘要
- D. 使用公钥解密数字签名
使用数字签名验证数据完整性的过程中，接收方需要用到发送方的什么？
- A. 私钥
- B. 公钥
- C. 原始数据
- D. 信息摘要
数字签名技术能够保证的是数据的：
- A. 可用性
- B. 完整性和认证性
- C. 保密性
- D. 可访问性
哪种算法通常不用于生成信息摘要？
- A. MD5
- B. RSA
- C. SHA-256
- D. SHA-1
数字签名的验证失败可能表明：
- A. 数据在传输中未被篡改
- B. 数据在传输中被篡改
- C. 使用了错误的私钥进行签名
- D. 数据传输速度过快
为什么数字签名能够证明消息的发送者是真实的？
- A. 因为任何人都可以访问发送者的私钥
- B. 因为只有特定的接收者可以解密数字签名
- C. 因为数字签名是用发送者的私钥创建的
- D. 因为数字签名加密了整个消息内容
以下哪个不是哈希函数的特性？
- A. 单向性
- B. 无碰撞性
- C. 可逆性
- D. 固定输出长度
数字签名和电子签名的主要区别在于：
- A. 数字签名更多用于法律文件
- B. 电子签名不需要加密技术
- C. 数字签名基于公钥基础设施
- D. 电子签名使用的是哈希函数

（2）答案和解析

答案：C。解析：信息摘要的主要用途是验证数据的完整性，确保数据在传输或存储过程中未被篡改。
答案：B。解析：抗碰撞性是哈希函数的一项重要特性，它确保了从哈希函数生成的信息摘要具有唯一性。
答案：B。解析：数字签名技术的过程中不包括使用公钥加密原始数据，而是使用私钥加密信息摘要。
答案：B。解析：在数字签名验证数据完整性的过程中，接收方需要用到发送方的公钥。
答案：B。解析：数字签名技术能够保证数据的完整性和认证性，确保数据未被篡改且发送者身份的真实性。
答案：B。解析：RSA算法是一种非对称加密算法，通常不用于生成信息摘要，而是用于加密和签名。

一、AI 讲解

在这里插入图片描述

数字签名技术

信息摘要的概念和用途

概念	解释
信息摘要	信息摘要是对数据进行一定算法处理，生成的一段固定长度的、具有唯一性的字符串。
用途	主要用于验证数据的完整性，防止数据被篡改。

信息摘要通过对原数据应用哈希函数（如MD5, SHA-1等）来生成。由于哈希函数具有单向性和抗碰撞性的特性，信息摘要能有效防止数据被恶意篡改。

数字签名过程

签名过程：
- 发送方首先利用哈希函数对原数据生成信息摘要。
- 然后，使用自己的私钥对信息摘要进行加密，生成数字签名。
- 发送方将原数据和数字签名一同发送给接收方。
验证过程：
- 接收方收到数据后，利用相同的哈希函数对原数据生成信息摘要。
- 同时，使用发送方的公钥对数字签名进行解密，得到一个信息摘要。
- 比较这两个信息摘要。如果一致，则证明数据在传输过程中未被篡改，且数据确实来自签名的发送方。

二、AI 出题

（1）题目

信息摘要的主要用途是什么？
- A. 加密数据
- B. 提高数据传输速度
- C. 验证数据完整性
- D. 数据备份
哈希函数的哪项特性能确保信息摘要的唯一性？
- A. 可逆性
- B. 抗碰撞性
- C. 高效性
- D. 可扩展性
数字签名技术不包括下列哪个步骤？
- A. 使用私钥加密信息摘要
- B. 使用公钥加密原始数据
- C. 使用哈希函数生成信息摘要
- D. 使用公钥解密数字签名
使用数字签名验证数据完整性的过程中，接收方需要用到发送方的什么？
- A. 私钥
- B. 公钥
- C. 原始数据
- D. 信息摘要
数字签名技术能够保证的是数据的：
- A. 可用性
- B. 完整性和认证性
- C. 保密性
- D. 可访问性
哪种算法通常不用于生成信息摘要？
- A. MD5
- B. RSA
- C. SHA-256
- D. SHA-1
数字签名的验证失败可能表明：
- A. 数据在传输中未被篡改
- B. 数据在传输中被篡改
- C. 使用了错误的私钥进行签名
- D. 数据传输速度过快
为什么数字签名能够证明消息的发送者是真实的？
- A. 因为任何人都可以访问发送者的私钥
- B. 因为只有特定的接收者可以解密数字签名
- C. 因为数字签名是用发送者的私钥创建的
- D. 因为数字签名加密了整个消息内容
以下哪个不是哈希函数的特性？
- A. 单向性
- B. 无碰撞性
- C. 可逆性
- D. 固定输出长度
数字签名和电子签名的主要区别在于：
- A. 数字签名更多用于法律文件
- B. 电子签名不需要加密技术
- C. 数字签名基于公钥基础设施
- D. 电子签名使用的是哈希函数