数字签名是一种加密机制，用于验证数字和数据的真实性和完整性。我们可以把它看作是传统手写签名方法的数字版本，它比签名具有更高的复杂性和安全性。
简而言之，我们可以把数字签名理解为附加在消息或文档上的代码。数字签名生成后，可以作为证据证明消息在从发送方到接收方的传输过程中没有被篡改。尚力财经小编2022
虽然使用密码学来保护通信机密性的概念可以追溯到古代，但是随着公钥密码学(PKC)的发展，数字签名方案在20世纪70年代成为现实。因此，要了解数字签名的工作原理，首先需要了解哈希函数和公钥加密的基础知识。
哈希是数字签名中的核心元素之一。哈希值的运算过程是指将任意长度的数据转换为固定长度。这是通过一种叫做散列函数的特殊操作来实现的。哈希函数运算产生的值称为哈希值或消息摘要。
当哈希值与加密算法相结合，即采用加密哈希函数的方法生成哈希值(抽象)时，该值可以作为唯一的数字指纹。这意味着对输入数据(消息)的任何更改都会导致完全不同的输出值(哈希值)。这就是为什么加密哈希函数被广泛用于验证数字和数据的真实性。
公钥加密或PKC是指使用一对密钥的加密系统：公钥和私钥。这两个密钥在数学上是相关的，可以用于数据加密和数字签名。
PKC作为一种加密工具，比对称加密具有更高的安全性。对称加密系统依靠相同的密钥来加密和解密信息，但PKC使用公钥来加密数据，使用相应的私钥来解密数据。
此外，PKC还可以应用于生成数字签名。本质上，这个过程的发送方用自己的私钥加密消息(数据)的哈希值。接下来，消息的接收者可以使用签名者提供的公钥来检查数字签名是否有效。
在某些情况下，数字签名本身可能包括加密过程，但情况并非总是如此。例如，比特币区块链使用PKC和数字签名，但它并没有像大多数人认为的那样在这个过程中加密。在技术上，比特币部署了所谓的椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)来验证交易。
在加密货币的背景下，数尚力财经小编2022字签名系统通常包含三个基本过程：哈希、签名和验证。
第一步是散列消息或数据。哈希算法用于计算数据并生成哈希值(即消息摘要)。如上所述，消息的长度可能变化很大，但是当消息被散列时，它们的散列都具有相同的长度。这是哈希函数最基本的属性。
然而，仅仅散列消息并不是生成数字签名的必要条件，因为还可以用私钥加密没有散列的消息。但是，对于加密货币来说，需要对消息进行哈希函数处理，因为处理一个固定长度的哈希值有助于加密货币程序的运行。
信息经过哈希处理后，消息的发送方需要对其消息进行签名。这就是使用公钥加密的地方。数字签名算法有几种类型，每种算法都有自己独特的运行机制。本质上，散列消息(散列值)由私钥签名，然后消息的接收者可以使用相应的公钥(由签名者提供)来检查其有效性。
换句话说，如果在生成签名时不使用私人钥匙，电文的接收者将无法使用相应的公共钥匙来核实其有效性。公钥和私钥都由消息的发送方生成，但只有公钥与接收方共享。
应当指出，数字签名与每封邮件的内容相关联。因此，与手写签名不同，每封邮件的数字签名是不同的。
我们举个例子来说明整个过程，包括从开始到最后一步的验证。假设Alice向Bob发送了一条消息，对该消息进行哈希处理以获得哈希值，然后将该哈希值与她的私钥相结合以生成数字签名。数字签名将是邮件的唯一数字指纹。
当Bob收到消息时，他可以使用Alice提供的公钥来检查数字签名的有效性。这样Bob就可以确定签名是Alice创建的，因为只有她有与公钥对应的私钥(至少这和我们的假设是一致的)。
因此，Alice保管好自己的私钥是非常重要的。如果另一个人得到了爱丽丝的私钥，他们也可以创建一个数字签名，并假装成爱丽丝。在比特币的背景下，这意味着有人可以使用爱丽丝的私钥，在她不知情的情况下转移或使用她的比特币。
数字签名通常用于实现以下三个目标：数据完整性、认证性和不可否认性。
数据完整性。Bob可以验证Alice的消息是否被篡改。邮件中的任何变化都会产生完全不同的数字签名。
真实性。只要Alice保留她的私钥，Bob就可以使用她的公钥来确认数字签名是由Alice自己创建的，而不是由其他任何人创建的。
不可否认性。签名生成后，除非她的私钥以某种方式泄露，否则Alice将来不能否认签署了签名。
数字签名可以应用于各种数字文档和证书。因此，它们有几种应用。一些最常见的案例包括：
信息技术。增强互联网通信系统的安全性。
金融。数字签名可以应用于审计、财务报告、贷款协议等等。
法律。数字签名可以应用于各种商业合同和法律协议，包括政府文件。
保健。数字签名可以防止处方和医疗记录的欺诈。
区块链.数字签名方案确保只有加密货币的合法所有者才能签署交易和转移资金(只要他们的私钥不被侵犯)。
数字签名方案面临的主要挑战主要局限于以下三个因素：
算法。数字签名方案中使用的算法要求高质量。包括选择可靠的散列函数和加密系统。
实现。如果算法完备，但没有好的实现方案，数字签名系统也可能存在隐患。
私钥。如果私钥以某种方式丢失或泄露，真实性和不可否认性将得不到保证。对于加密货币用户来说，丢失私钥可能会导致重大财产损失。
简而言之，数字签名可以理解为一种特定类型的电子签名，特别是通过电子手段对文件和消息进行签名。因此，所有的数字签名都可以被视为电子签名，反之亦然。
两者的主要区别在于认证方式。数字签名需要部署加密系统，如哈希函数、公钥加密和加密技术。
哈希函数和公钥加密是数字签名系统的核心，已经在各种情况下得到应用。如果正确实施，数字签名可以提高安全性，确保完整性，并有助于各种数据的身份验证。
在区块链领域，数字签名用于签署和授权加密货币交易。它们对比特币尤其重要，因为数字签名可以确保代币只能被拥有相应私钥的人使用。
虽然我们使用电子签名和数字签名已经很多年了，但是仍然有很大的发展空间。现在大部分的公文还是基于纸质材料，但是随着更多的系统向数字化迁移，我们会看到更多的数字签名方案。
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