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數字簽名是乙個帶有金鑰的訊息摘要演算法，這個金鑰包括了公鑰和私鑰，用於驗證資料完整性、認證資料**和抗否認，遵循osi參考模型、私鑰簽名和公鑰驗證。也是非對稱加密演算法和訊息摘要演算法的結合體，常見的數字簽名演算法主要有rsa、dsa、ecdsa三種，本文對數字簽名演算法進行詳細介紹。
hash又譯雜湊、摘要等名，本文統一稱hash。
rsa是目前計算機密碼學中最經典演算法，也是目前為止使用最廣泛的數字簽名演算法，rsa數字簽名演算法的金鑰實現與rsa的加密演算法是一樣的，演算法的名稱都叫rsa。金鑰的產生和轉換都是一樣的，包括在售的所有ssl數字證書、**簽名證書、文件簽名以及郵件簽名大多都採用rsa演算法進行加密。
rsa數字簽名演算法主要包括md和sha兩種演算法，例如我們熟知的md5和sha-256即是這兩種演算法中的一類，具體如下**分布
演算法輸出hash長度
中繼hash長度
資料區塊長度
最大輸入長度
迴圈次數
碰撞攻擊
效能示例(mib/s)
md5128
128512
無限[4]
64<64 (已碰撞)
335sha-0160
160512
264 − 1
80<80 (已碰撞)
-sha-1160
160512
264 − 1
80<80 (已碰撞)
192sha-2sha-224
sha-256
224256
256512
264 − 1
64112
128139
sha-384
sha-512
sha-512/224
sha-512/256
384512
224256
5121024
2128 − 1
80192
256112
128154
sha-3sha3-224
sha3-256
sha3-384
sha3-512
224256
384512
1600
1152
1088
832576
無限24
112128
192256
-shake128
shake256
d (arbitrary)
d (arbitrary)
1344
1088
min(d/2, 128)
min(d/2, 256)
- 1.1. md2、md4、md5演算法
最常見的是我們熟知的md5加密演算法，md5全稱message-digest algorithm 5（資訊-摘要演算法 5），目前比較普遍的hash演算法，是雜湊演算法的基礎原理，md5的前身有md2、md3和md4。md5演算法法是輸入任意長度字元，輸出固定長度128位的演算法。經過程式流程，生成四個32位資料，最後聯合起來成為乙個128位hash值，主要方式是通過求餘、取餘、調整長度、與鏈結變數進行迴圈運算進而得出結果。
1.2. sha-1演算法
sha-1是由nist nsa設計為同dsa一起使用的，sha-1設計時基於和md4相同原理，並且模仿了該演算法，sha-1抗窮舉(brute-force)性更好，它產出160位的hash值，對於非線性運算、移位和加法運算也與md5類似。sha-1也應用於包括tls和ssl、pgp、ssh、s/mime和ipsec等多種協議中，曾被視為是md5的後繼者。sha-1的如今已經明確不具備安全性可言了。
在2023年1月1日後基於sha-1簽發的ssl和**簽名的x.509證書已不具備安全性可言，多個作業系統、瀏覽器都建議將基於sha-1而簽發的證書、**簽名替換至sha-2的產品，但目前在windows xp（官方已停更）作業系統上仍然只相容基於sha-1演算法的ssl和**簽名產品。
就在2023年2月23日google宣布實現了對sha-1演算法的碰撞破解，所以sha-1演算法已經正式被宣布為不安全的演算法，主流廠商對自身產品及安全要求都提公升至了sha-2演算法。
1.3. sha-2演算法
sha-224、sha-256、sha-384和sha-512並稱為sha-2，發布於2023年，目前比較廣泛應用的ssl數字證書和**簽名證書簽名演算法均採用sha-256演算法，相較於sha-1演算法而言，至今sha-2演算法還未被破解，從某種意義上sha-2延用了sha-1演算法，所以至少發文時間起是安全的。目前頂級ca和google、蘋果等公司都採用基於sha-256演算法作為ssl證書和**簽名證書的主流簽名演算法。
1.4. sha-3演算法
sha-3演算法正式發布於2023年，sha-3並不是要取代sha-2，因為sha-2目前並沒有出現明顯的弱點。由於對md5、sha-0和sha-1出現成功的破解，nist感覺需要乙個與之前演算法不同的，可替換的加密hash演算法，也就是現在的 sha-3。
dsa全稱digital signature algorithm，dsa只是一種演算法，和rsa不同之處在於它不能用作加密和解密，也不能進行金鑰交換，只用於簽名，所以它比rsa要快很多，其安全性與rsa相比差不多。dsa的乙個重要特點是兩個素數公開，這樣，當使用別人的p和q時，即使不知道私鑰，你也能確認它們是否是隨機產生的，還是作了手腳。rsa演算法卻做不到。
dsa的整個簽名演算法流程如下：
a. 傳送方使用sha-1和sha-2編碼將傳送內容加密產生的數字摘要；
b. 傳送方用自己的專用金鑰對摘要進行再次加密得到數字簽名；
c. 傳送方將原文和加密後的摘要傳給接收方；
d. 接收方使用傳送方提供的金鑰對進行解密 ，同時對收到的內容用sha-1/sha-2編碼加密產生同樣的摘要；
e. 接收方再將解密後的摘要和d步驟中加密產生的摘要進行比對，如果兩者一至，則說明傳輸過程的資訊沒有被破壞和篡改，否則傳輸資訊則不安全。
ecdsa是用於數字簽名，是ecc與dsa的結合，整個簽名過程與dsa類似，所不一樣的是簽名中採取的演算法為ecc，最後簽名出來的值也是分為r,s。而ecc（全稱elliptic curves cryptography）是一種橢圓曲線密碼編碼學。
ecdh每次用乙個固定的dh key，導致不能向前保密（forward secrecy），所以一般都是用ecdhe（ephemeral）或其他版本的ecdh演算法。ecdh則是基於ecc的dh（ diffie-hellman）金鑰交換演算法。
ecc與rsa 相比，有以下的優點：
a. 相同金鑰長度下，安全效能更高，如160位ecc已經與1024位rsa、dsa有相同的安全強度。
b. 計算量小，處理速度快，在私鑰的處理速度上（解密和簽名），ecc遠 比rsa、dsa快得多。
c. 儲存空間占用小 ecc的金鑰尺寸和系統引數與rsa、dsa相比要小得多， 所以占用的儲存空間小得多。
d. 頻寬要求低使得ecc具有廣泛得應用前景。
下表是ecc和rsa安全性比較
攻破時間(mips年)
rsa/dsa(金鑰長度)
ecc金鑰長度
rsa/ecc金鑰長度比
104512
1065：1
108768
1326：1
1011
1024
1607：1
1020
2048
21010：1
1078
21000
60035：1
下表是rsa和ecc速度比較
功能security builder 1.2
163位ecc(ms)
bsafe 3.0
1,023位rsa(ms)
金鑰對生成3.8
4,708.3
簽名2.1(ecnra)
3.0(ecdsa)
228.4
認證9.9(ecnra)
10.7(ecdsa)
12.7
diffie—hellman金鑰交換7.3
1,654.0
在 ecdhe 金鑰交換中，服務端使用證書私鑰對相關資訊進行簽名，如果瀏覽器能用證書公鑰驗證簽名，就說明服務端確實擁有對應私鑰，從而完成了服務端認證。金鑰交換和服務端認證是完全分開的。
可用於 ecdhe 數字簽名的演算法主要有 rsa 和 ecdsa，也就是目前金鑰交換 + 簽名有三種主流選擇：
對於ssl數字證書和**簽名證書以及其它非對稱加密產品來說，rsa目前普及度最高，以sha-256簽名演算法最廣，對於更高階基於ecc簽名演算法是需要對證書請求檔案csr和根證書都有相應的要求。
sha-2
自2023年1月1日起大多ca已停止簽發不安全的sha-1簽名演算法，所有ca目前簽發的證書都要求基於sha-2簽名演算法。
full sha-2
與sha-2選項類似，full sha-2選項將為您提供相同的sha-2證書和中間證書，但根證書不再是基於sha-1而是sha-2。
ecc-full
和「full-sha-2」選項類似，你將需要提供乙個基於ecc演算法的csr，同時ecc-hybrid ecc-hybrid與ecc-full一樣，ecc的幾種演算法都要求根證書是rsa。
數字簽名介紹
公開金鑰也稱為非對稱金鑰，每個人都有一對唯一對應的金鑰 公開金鑰 簡稱公鑰 和私人金鑰 簡稱私鑰 公鑰對外公開，私鑰由個人秘密儲存 用其中一把金鑰加密，就只能用另一把金鑰解密。非對稱金鑰加密演算法的典型代表是rsa。因為公鑰是公開對外發布的，所以想給私鑰持有者傳送資訊的人都可以取得公鑰，用公鑰加密資...
數字簽名演算法
gost3411,keccak,md2,md4,md5,sha1,ripemd128,ripemd160,ripemd256,ripemd320,sha224,sha256,sha384,sha512,sha3,skein,sm3,tiger,whirlpool rsa演算法實現參見另一篇文章 md...
數字簽名演算法 RSA
數字簽名 又稱公鑰數字簽名 是一種類似寫在紙上的普通的物理簽名，但是使用了公鑰加密領域的技術實現，用於鑑別數字資訊的方法。一套數字簽名通常定義兩種互補的運算，乙個用於簽名，另乙個用於驗證，但法條中的電子簽章與數字簽名，代表之意義並不相同，電子簽章用以辨識及確認電子檔案簽署人身份 資格及電子檔案真偽者...