数字签名第一次实验报告.doc

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数字签名实验

【实验环境】

ISES客户端

MicrosoftCLRDebugger2005或其它调试器

【实验步骤】

一、RSA-PKCS签名算法

（一）签名及验证计算

（1）进入实验实施，默认选择即为“RSA-PKCS”标签，显示RSA-PKCS签名实验界面。

（2）选择明文格式，输入明文信息。

（3）点击“计算SHA1值”按钮，生成明文信息的散列值，如图1.1.81所示。

（4）选择密钥长度，此处以512bit为例，点击“生成密钥对”按钮，生成密钥对和参数。

（5）选择“标准方法”标签，在标签下查看生成的密钥对和参数，如图1.1.82所示。

（6）标准方法签名及验证

点击“标准方法”标签下的“获得签名值”按钮，获取明文摘要的签名值，签名结果以十六进制显示于相应的文本框内；点击“验证签名”按钮，对签名结果进行验证，并显示验证结果；上述过程如图1.1.83所示。

（二）扩展实验

（1）设置签名系统参数

①直接点击“测试素性”按钮，使用系统初始预设的RSA参数，如图1.1.86所示。

图1.1.86

①点击“生成pq”按钮，系统会自动产生2个大素数。

然后，点击“测试素性”按钮，再次确认其素性，如图1.1.87所示。

图1.1.87

注：

这个过程比较费时，可能要花费几分钟。

（2）注册用户

①在“用户名”文本框中输入一个“注册用户列表”中未出现的用户名，如“alice”，点击“注册”按钮，如图1.1.88所示。

图1.1.88

②在“用户注册”窗口，点击“密钥测试”按钮，系统会为该用户生成一对公私钥，如图1.1.89所示。

图1.1.89

注：

这个过程比较费时，可能要花费几分钟。

③点击“密钥登记”按钮，主窗口的“注册用户列表”中就会出现一个新的用户信息。

如图1.1.810所示。

图1.1.810

④重复上述过程，产生不少于2个注册用户，如图1.1.811所示。

图1.1.811

（3）在“主窗口”中，点击“数字签名”，进入“数字签名”窗口，如图1.1.812所示。

图1.1.812

（4）确定签名方。

在“签名方基本信息”中的“用户名UID”文本框中输入一个已经注册的用户名，然后点击“获取私钥”按钮，即得到签名方的一些基本信息，如图1.1.813所示。

图1.1.813

注：

上图中的“报文序号I”会随着该用户的签名次数而增加，防止重放攻击。

（5）确定验证方。

在“验证方公钥”中的“验证方用户名”文本框中输入一个已经注册的用户名，然后点击“获取公钥”按钮，即得到验证方的一些基本信息，如图1.1.814所示

图1.1.814

（6）签名运算

①输入签名消息。

在“明文M”文本框中输入要签名的消息，然后点击“确定”按钮，得到该消息摘要，如图1.1.815所示。

图1.1.815

②签名。

点击“签名”按钮，得到该消息的保密签名结果，如图1.1.816所示。

图1.1.816

注：

这个过程比较费时，可能要花费几分钟。

③发送签名。

点击“发送签名”按钮，返回“主窗口”，等待验证方验证。

（7）在“主窗口”中，点击“验证签名”，进入“验证签名”窗口，如图1.1.817所示。

图1.1.817

（8）确定验证方。

在“验证方基本信息”中的“用户名UID”文本框中输入一个已经注册的用户名，点击“获取私钥”按钮，即得到验证方的一些基本信息，如图1.1.818所示。

（9）确定签名方。

在“签名方公钥”中的“签名方用户名”文本框中输入一个已经注册的用户名，点击“获取公钥”按钮，即得到签名方的一些基本信息，如图1.1.819所示。

（10）验证签名。

点击“验证”按钮，验证结果将会出现在“验证结果”文本框中，如图1.1.820所示。

注：

这个过程比较费时，可能要花费几分钟。

（三）算法跟踪

在“算法跟踪”框下点击“获得RSA签名”/“验证RSA签名”按钮，进入调试器，选择对应的算法函数对RSA签名生成和RSA签名验证进行算法跟踪；跟踪完成后会自动返回实验界面显示计算结果；切换回调试器，停止调试，关闭调试器，不保存工程。

具体步骤可参照古典密码实验中实验步骤二。

二、ELGAMAL签名算法

（一）扩展实验

（1）在“RSA-PKCS”标签下的扩展实验中，点击“ELGAMAL扩展实验”按钮，进入ELGAMAL签名算法扩展实验窗体。

（2）设置签名系统参数。

在文本框“大素数p”内输入一个大的十进制素数（不要超过8位）；然后在文本框“本原元a”内输入一个小于p的十进制正整数，点击“测试”，如图1.1.821所示。

图1.1.821

注：

确保素数p和a的合法性。

（3）注册用户

①在“用户名”文本框中输入一个“注册用户列表”中未出现的用户名，如“alice”，点击“注册”按钮，如图1.1.822所示。

②在“用户注册”窗口中的文本框“私钥x”中输入一个小于素数p的十进制非负整数，点击“确定”按钮；然后，点击“计算公钥”按钮，系统会为该用户生成一对公私钥；如图1.1.823所示。

③点击“密钥登记”按钮，主窗口的“注册用户列表”中就会出现一个新的用户信息。

如图1.1.824所示。

④重复上述过程，产生不少于2个注册用户，如图1.1.825所示。

图1.1.825

（4）在“主窗口”中，点击“数字签名”，进入“数字签名”窗口，如图1.1.826所示。

图1.1.826

（5）确定签名方。

在“签名方基本信息”中的“用户名UID”文本框中输入一个已经注册的用户名，然后点击“获取私钥”按钮，即得到签名方的一些基本信息，如图1.1.827所示。

图1.1.827

（6）签名运算

①输入签名消息。

在“明文M”文本框中输入一个小于p的十进制非负整数，作为欲签名的消息；在“随机数k”文本框中输入一个小于p的十进制非负整数，作为共享密钥的初始信息；然后点击“确定”按钮，如图1.1.828所示。

图1.1.828

②签名。

点击“签名”按钮，得到该消息的保密签名结果，如图1.1.829所示。

图1.1.829

注：

“验证信息”暂时为空，等验证方验证后，自动填充该消息。

③发送签名。

点击“发送签名”按钮，激活验证签名窗口，等待验证方验证。

（7）在“主窗口”中，点击“验证签名”，进入“验证签名”窗口，如图1.1.830所示。

图1.1.830

（8）确定验证方。

在“验证方基本信息”中的“用户名UID”文本框中输入一个已经注册的用户名，然后点击“获取私钥”按钮，即得到验证方的一些基本信息，如图1.1.831所示。

图1.1.831

（9）验证签名。

点击“验证”按钮，验证结果将会出现在“验证结果”文本框中，如图1.1.832所示。

图1.1.832

（10）点击“发送确认”按钮，将验证结果通知签名方。

三、DSA签名算法

（一）签名及验证计算

（1）选择“DSA”标签，进入DSA签名实验界面。

（2）选择明文格式，输入明文信息。

（3）点击“计算SHA1值”按钮，生成明文信息的散列值，如图1.1.833所示。

（4）生成参数及密钥

选择密钥长度，此处以512bit为例，点击“生成G、P、Q”按钮，生成DSA参数；点击“生成密钥”按钮，生成密钥对Y和X；上述过程如图1.1.834所示。

图1.1.834

（5）签名及验证

点击“获得签名值”按钮，获取明文摘要的签名值r和s，签名结果以十六进制显示于相应的文本框内；点击“验证签名”按钮，对签名结果r和s进行验证，并显示验证结果；上述过程如图1.1.835所示。

图1.1.835

（二）算法跟踪

在“算法跟踪”框下点击“生成DSA参数”/“生成DSA密钥”/“获取DSA签名”/“验证DSA签名”按钮，进入调试器，选择对应的算法函数对DSA参数生成、DSA密钥生成、DSA签名生成和DSA签名验证进行算法跟踪；跟踪完成后会自动返回实验界面显示计算结果；切换回调试器，停止调试，关闭调试器，不保存工程。

具体步骤可参照古典密码实验中实验步骤二。

四、ECC签名算法

椭圆曲线具有在有限域GF（p）和GF（2m）上的两种类型，因此ECC签名算法有两种具体形式，此处以GF（p）为例，GF（2m）可参照完成。

（一）签名及验证计算

（1）选择“ECC”标签，进入ECC签名实验界面。

（2）选择明文格式，输入明文信息。

（3）点击“计算SHA1值”按钮，生成明文信息的散列值，如图1.1.836所示。

图1.1.836

（4）参数及密钥生成

选择“F（p）”标签，在标签下选择椭圆曲线参数和密钥生成的参数，此处以m=112（seed）为例，点击“取得密钥对”，生成椭圆曲线参数和密钥对，如图1.1.837所示。

图1.1.837

（5）签名及验证

点击“获得签名值”按钮，获取明文摘要的签名值r和s，签名结果以十六进制显示于相应的文本框内；点击“验证签名”按钮，对签名结果r和s进行验证，并显示验证结果；上述过程如图1.1.838所示。

图1.1.838

（二）扩展实验

（1）设置签名系统参数

①直接点击“测试曲线”按钮，使用系统初始预设的椭圆曲线参数，如图1.1.839所示。

图1.1.839

②在文本框“素数p”，“常数a”和“常数b”内输入十进制非负整数；点击“测试”，如图1.1.840所示。

图1.1.840

（2）注册用户

①在“用户名”文本框中输入一个“注册用户列表”中未出现的用户名，如“alice”，点击“注册”按钮，如图1.1.841所示。

图1.1.841

②在“用户注册”窗口，可以“序号”或“坐标”确定生成元，如图1.1.842所示。

图1.1.842

③点击选择“序号”，并在相应的文本框内输入一个小于“解点数”的十进制数值，然后点击“生成元测试”按钮，如图1.1.843所示。

图1.1.843

④点击选择“坐标”，并在相应的文本框内输入右边列表框中出现的一个坐标值，然后点击“生成元测试”按钮，如图1.1.844所示。

图1.1.844

⑤在文本框“私钥d”内输入一个小于生成元G的阶数的十进制非负整数，然后点击“确定”按钮；然后点击“计算公钥”按钮，得到对应的公钥，如图1.1.845所示。

⑥点击“登记密钥”按钮，主窗口的“注册用户列表”中就会出现一个新的用户信息。

如图1.1.846所示。

⑦重复上述过程，产生不少于2个注册用户，如图1.1.847所示。

图1.1.847

（3）在“主窗口”中，点击“签名”，进入“签名”窗口，如图1.1.848所示。

图1.1.848

（4）确定签名方。

在“签名用户信息”中的“用户名”文本框中输入一个已经注册的用户名，然后点击“确认”按钮，即得到签名方的一些基本信息，如图1.1.849所示。

图1.1.849

（5）签名运算。

①输入签名消息。

在“明文M”文本框中输入一个小于n的十进制非负整数，作为欲签名的消息；在“随机数k”文本框中输入一个小于的十进制非负整数，作为共享密钥的初始信息；然后点击“确定”按钮，如图1.1.850所示。

图1.1.850

②签名。

点击“签名”按钮，得到该消息的保密签名结果，如图1.1.851所示。

图1.1.851

注：

“验证信息”暂时为空，等验证方验证后，自动填充该消息。

③发送签名。

点击“发送签名”按钮，激活验证签名窗口，等待验证方验证。

（6）在“主窗口