CNS 14629-1-2002 Information technology--security techniques--digital signatures with appendix--part1 general《信息技术─安全技术─具附件之数字签章─第1部:一般》.pdf
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1、1 印行年月94年10月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 35.040 X6037-1 14629-1 經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 91年3月15日 年月日 (共16頁) 資訊技術安全技術具附件之 數位簽章第 1 部:一般 Information technologySecurity techniquesDigital signatures with appendixPart 1: General 1.適用範圍:本標準適用於公鑰系統(public-key system)中具附件之數位簽章機制(digital signature mec
2、hanism with appendix),其簽章(signature)產生機制是針對任意長度的訊息,利用雜湊函數(hash function)和公鑰系統來產生數位簽章(digital signature)。在簽章驗證機制中,驗證函數的輸入值除了數位簽章之外,還包括簽署訊息。 本標準系列針對任意長度之訊息,規定多個具附件之數位簽章機制。本標準包括具附件之數位簽章(digital signature with appendix)的一般原則以及需求,並且也包括本標準系列中其它部所通用的定義與符號。 2.一般:本標準系列所規定的機制是植基於非對稱密碼技術(asymmetric cryptograph
3、ic technique),而每一個非對稱數位簽章機制(asymmetric digital signature mechanism)包含下列三個基本運作(operation): (1)金鑰對產生處理(key pair generation process),每一對金鑰包括一個簽章金鑰(signature key)與其對應的驗證金鑰(verification key); (2)使用簽章金鑰的處理,稱之為簽章處理(signature process); (3)使用驗證金鑰的處理,稱之為驗證處理(verification process)。 一個數位簽章的驗證必須要有簽署個體(signing en
4、tity)的驗證金鑰。因此,對驗證者(verifier)而言,必須能夠將正確的驗證金鑰與簽署個體,或更精確地與(部分的)簽署個體的識別資料聯想在一起。若這個關聯可以從原本驗證金鑰本身得知,則這個方法稱之為身分基礎(identity-based);反之,則要藉由其它的方式來提供正確驗證金鑰與簽署個體識別資料的關聯。無論這樣的方法之本質為何,將該方法稱之為憑證基底(certificate-based)。 在憑證基底的方法中,驗證金鑰的驗證(validation)與管理之程序已超出本標準範圍,但是在CNS_(ISO 11770-3)有規定公開驗證金鑰的分配(distribution)機制。 3.用語
5、釋義:為了達到本標準系列的目的,將使用下列的用語釋義。 (1)附件(appendix):由簽章與選項本文欄(text field)所形成的位元串。 (2)指定(assignment):一個資料項目並且構成簽章函數的部分輸入值,而該資料項目是證據與可能為部分訊息的函數。 (3)抗碰撞雜湊函數(collision resistant hash-function):一個滿足下列特性的函數(CNS 14105-1資訊技術安全技術雜湊函數第1部:概說): 2 CNS 14629-1, X 6037-1 (computationally infeasible)。 備考:計算可行性是取決於明確的 (spec
6、ific)安全需求與環境。 (4)確定性的 (deterministic): 與亂值 (randomizer)無關 , 亦即不隨機的 (randomized)。 (5)數位簽章 (digital signature):請參照簽章。 (6)領域參數 (domain parameter):在定領域之,所 個體皆知 道且可取得 的料目。 (7)雜湊碼 (hash-code):雜湊函數的輸出位元串。 (8)雜湊函數 (hash function): 將 位 元串對應 固定長度之 位元串的函 數,而該函 數滿足以個性 (CNS 14105-1訊技術安全技術雜湊函數第 1 部: 概說 ): (a)給定個輸
7、出值 , 欲找出個對應到該輸出值的 輸入值在計算是不可行的。 (b)給定個輸入值 , 欲找出與它相同的輸出值之第個輸入值在計算是不可行的。 備考:計算可行性是取決於明確的安全需求與環境。 (9)雜湊 符記 (hash-token):雜湊碼 與選控 制欄 (optional control field)的序連(concatenation)稱之為雜湊函數識別符 (hash function identifier), 而該識別符是用以識別 (identify)雜湊函數與填補方法 (padding method)。 (10)識別料 (identification data): 指定給個體並且用以識別個
8、體的料序列 , 包括個體的可區別識別符 (distinguishing identifier)。 備考:識別 料可能額 外包括如 簽章處理之 識別符、簽 章鑰之 識 別符、 簽章鑰之效期間、鑰使用的限制、與安全政策 (security policy)相關的參數、鑰序號 (key serial number)或領域參數。 (11)訊息 (message):任意長度的位元串。 (12)前置簽章 (pre-signature):個在簽章 處理所 計算的值 ,該值是 個亂 值(randomizer)的函數值,但與訊息無關。 (13)隨機的 (randomized):取決於亂值。 (14)亂值 (ran
9、domizer): 個簽署 個體在前置簽章產生處理所產生的密料,並且使得其他個體無法預測該值。 (15)簽章 (signature): 經過簽章處理後所產生出來的位元串 (CNS 13799訊技術安全技術具訊息復原的數位簽章方案 )。 備考:根據所使用的簽章機制,該位元串可能會內部結構規格。 (16)簽章方程式 (signature equation):個定義簽章函數的方程式。 (17)簽章函數 (signature function): 簽章處理所使用的函數 , 該函數是由簽章鑰與領域參數所決定。個簽章函數的輸入值為指定與可能的亂值,而其輸出值則為簽章的第部分。 (18)簽章鑰 (signa
10、ture key): 個個體所持的密料 , 並且只能使用於簽章處理。 (19)簽章處理 (signature process):個以訊息、簽章鑰以及領域參數為輸入值, 3 CNS 14629-1, X 6037-1 而以簽章做為輸出值的處理。 (20)已簽署訊息 (signed message): 些料的集合 , 包括簽章 、 不能從簽章回復的部分訊息以及選本文欄。 (21)驗證函數 (verification function): 驗證處理所使用的函數 , 該函數是由驗證鑰所決定,並且以個證據的重新計算值為其輸出值。 (22)驗證鑰 (verification key): 個在數與個體簽章鑰
11、相關的料 , 該 料是提供給驗證者在驗證處理使用。 (23)驗證處理 (verification process):個以已簽署訊息、驗證鑰以及領域參數做為輸入值的處理 , 而以簽章驗證的結果做為輸出值 : 效 (valid)或無效 (invalid)。 (24)證據 (witness):個提供證物給驗證者的料。 4.符號、規約以及圖形說明 4.1 符號 本標準系列將使用以的符號: H 雜湊符記; H 重新計算的雜湊符記; K 亂值; M 訊息; M1,M2部分的已準備訊息; R 簽章第部分; R 簽章之第個部分的重新計算值; S 簽章第部分; T 指定; X 簽章鑰; Y 驗證鑰; Z 個或多
12、個領域參數集; 前置簽章; 前置簽章的重新計算值; g83 簽章; AmodN 整數 A 除以 N 所得的餘數; A=B(modN) 整數 A 在模 N 同餘於 B,亦即 (A-B)modN=0; 4.2 編碼規約 (coding convention) 所整數 的最邊 位置為最 高效數 位 (the most significant digit)或 位元(bit),或位元組 (byte)。 4.3 圖形說明 以為本標準系列的圖形說明: 4 CNS 14629-1, X 6037-1 料; 選料; 程序; 主要程序 (principal procedure); 選主要程序; 料流; 選料流;
13、個料,其少個是必備。 5.般模型:個具附件之數位簽章機制是由以之處理規格來定義: (1)鑰產生處理; (2)簽章處理; (3)驗證處理。 在簽章處理 , 簽署個體針對給定的訊息計算出它的數位簽章 。 簽章再加個選本文欄形成附件,而此附件被附加於訊息後面以成為已簽署訊息。 圖 1 已簽署的訊息 g83 本文 簽章訊息 視所使用的應用系統而定 , 不同的方式可以建構附件 , 並且將其與訊息關聯在起。其般需求為驗證者要能夠將正確的簽章與訊息聯結在起。 為了要能夠達到正確的驗證 , 驗證者在執行驗證處理之前必須先取得正確的簽章驗證鑰 。 選本文欄能夠用來傳輸簽署者的識別料或個已鑑別之簽署者的驗證鑰複本
14、給驗證者 。 在某些情況 , 簽署者的識別料必須成為訊息 M 的部分使得簽章能夠保護識別料。 個數位簽章機制要滿足以的需求: (1)在只給定驗證鑰而沒簽章鑰的情形 , 欲產生任何個訊息以及針對該訊息的個效簽章,在計算是不可行的。 (2) 個簽署 者所 產生出 來的 簽章既 不能 用來產 生任 何個 新的 訊息以 及對 該訊息的個效簽章,也不能回復出簽章鑰。 (3)即使是簽署者 , 欲找出具相同 簽章之個不同的訊息 , 在計算是不可行的。 備考:計算之可行性是取決於明確 (specific)的安全需求與環境。 6.簽章機制與雜湊函數繫結之選擇 : 當數位簽章機制使用雜湊函數時 , 則簽章機制和雜
15、湊函數 間 要繫結 (binding)。沒 這樣的 繫 結,對手 (adversary)可以使用弱 雜 湊函數 (weak hash-function) (並不是真正的雜湊函數 )來偽造簽章。以的方法可以用來建立這樣的繫結,但風險會依照選的順序逐漸增高。 數位簽章機制的使用者應該要考量各替方案的成本與利益的風險評估 。 這個評估包括偽造簽章之可能性所產生的相關成本。 5 CNS 14629-1, X 6037-1 (1)當使用定簽章機制時 , 需使用對應之定雜湊函數 。 驗證處理要專門使用該定雜 湊函 數。 CNS_(ISO 14888-3)為此 選之 實例 ,其 數位 簽章 演算 法 (di
16、gital signature algorithm, DSA)機制需使用 SHA-1 雜湊函數。 (2)允許組雜湊函數 , 並以識別符 (identifier)明顯標示出每個簽章所使用的雜湊函數,而 此識別符為 簽章計算的 部分。雜 湊函數識別 符為雜湊碼 的延伸部分 , 它標示如何推導出雜湊碼 。 驗證處理要專門使用簽章內的識別符所標示的雜湊函數 。 CNS 14563訊技術安全技術具訊息復原的數位簽章法第 2 部:利用雜湊函數的機制為此選之實例。 (3)允許組雜湊函數 , 並在憑證領域參數 (certificate domain parameter)內明顯標示出所使用的雜湊函數 。 在憑證
17、領域之內 , 驗證處理要專門使用在憑證內所標示的雜湊函數 。 在憑證領域之外 , 會因為不嚴格的憑證機構 (certification authority)而造成風險 。 如果憑證機構可以產生其他的憑證 , 則也能產生其他的簽章 , 此 時被攻擊的使用者與產生另個憑證的憑證機構會爭議發生。 (4)允許組雜湊函數 , 並以些其他方法標示所使用的雜湊函數 , 例如標示於雙方定或訊息內 。 驗證處理要專門使用其他方法所標示的雜湊函數 。 此方式存在對手可以使用另個雜湊函數來偽造簽章的風險。 7.鑰產生處理:數位簽章機制的鑰產生處理是由以的程序所構成: (1)產生領域參數; (2)產生簽章鑰與驗證鑰。
18、 當領域 (domain)設定好之後 , 則執行第個程序次 。 領域參數的生成集合 (resulting set) Z 在接來的處理與函數是不可或缺的,第個程序將針對每個簽署者個體產生落在所定義之領域內的簽章鑰 X 與驗證鑰 Y。 針對個定參數集合 , 應該要使用個不同於先前所使用的 X 值。 備考:驗證領域參數與鑰是必要的,然而這已超出本標準的範圍。 8.簽章處理 簽章處理需使用以料目: (1)領域參數 Z; (2)簽章鑰 X; (3)訊息 M; (4)雜湊函數識別符 (選 ); (5)其它本文 (選 )。 雜湊函數識別符是用來繫結簽章機制與雜湊函數 , 請參照第 6 節 。 個具附件之數位
19、簽章的簽章處理包括以程序: (1)產生前置簽章; (2)準備簽署訊息; (3)計算證據; (4)計算簽章。 第個程序是選 。 沒前置簽章的簽章機制稱之為確定的 。 具前置簽章的簽章 6 CNS 14629-1, X 6037-1 機制稱之為隨機的。 數位簽章的證據是個料 , 會在簽章處理被決定 , 並且在驗證處理驗證該值的正確性。證據是由訊息或前置簽章的函數所計算而得。 如果證據是與前置簽章無關的或是不存在前置簽章 , 則可稱之為確定的 。 確定的證據不必給驗證者 , 因為驗證者可以計算出該值 , 而其計算的方法與簽署者的計算方式相同。確定的證據之簽章處理如圖 2 所示。 若證據是與前置簽章關
20、 , 則可稱之為隨機的 。 隨機的證據值是由簽署者計算而得的,並且成為簽章第部分。隨機的證據之簽章處理如圖 3 所示。 圖 2 確定的證據之簽章處理 訊息 M準備訊息產生前置簽章 計算證據 計 算 簽 章 HXM K 1MS R 簽章 g229簽章鑰 X2M8.1 產生前置簽章 在隨機的簽章機制需要前置簽章機制 : (1)產生亂值 K; (2)計算前置簽章 g80。 第個步驟的輸出值為亂值每個訊息,的機率是不相等的,用以保護簽章章 g80是藉由函數從鑰 X 來決定,前置簽章處理的輸出值為亂值K 值與之前在簽章鑰效期限內所使用的, 而該前置簽章機制包括列個步驟K 計算而得,其該函數是由領域參數K
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