密码学中的数据完整性

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2020年8月7日11:29:01 评论

数据完整性是指系统中信息的准确性、合法性和一致性。在发送消息时,特别是使用不可信的媒体时,数据完整性是使我们确信消息没有被篡改的关键。

不合法数据的潜在原因是什么?

数据完整性提供了广泛的保护,包括数据被修改,违背系统等目的。一些潜在的问题包括:

· 物理事故——通过不完美的介质发送的数据可能会被损坏。例如,无线信号可能会暂时丢失,或者电线可能会遇到噪声电信号。
· 数字事故——负责传递信息的软件可能会有错误,无意中变异了信息的子集。
· 恶意的参与者——中间人可能为了混淆通信者或获取有价值的信息而修改消息。

解决方案-校验和

校验和解决了上面列出的所有三个潜在的数据完整性问题。校验和是从消息数据中导出的确定性值,可以单独传输。这意味着给定消息的校验和总是相同的。

消息的接收者可以从该消息生成校验和,如果生成的校验和与发送的校验和匹配,则该消息就不可能被篡改。

需要注意的是,如果获取校验和的媒介是不可信的,那么恶意的参与者可能会更改消息和校验和。使用数字签名对校验和进行签名是一种常见的良好实践。数字签名可以证明校验和的发送者就是他们所说的那个人。

什么是一个好的校验和?

校验和有很多种类型,但最好的校验和通常是加密哈希函数。哈希函数有以下属性来实现伟大的校验和验证数据完整性:

· 确定性——相同消息的哈希值将总是相同的,没有随机性
· 快速计算校验和快速计算校验和不应该使用不必要的资源(KDF是低效的校验和)
· 罕见的冲突——不存在两个不同的消息产生相同得校验和
· Small—哈希(又名“摘要”)的结果应该是短的—不需要浪费大量的数据。

SHA-256哈希函数通常用于创建校验和摘要。

示例-验证一个真正的校验和

校验和的一个常见用例是对下载的验证。在本例中,我们将下载比特币核心节点软件,并验证其完整性。要获得更新版本,请点击这里,或者直接使用版本0.19.1。我假设您使用的是Mac OS,对于不同的操作系统,请按照下载页面上的说明操作。

下载程序
下载校验和
打开终端,进入下载文件夹:cd ~/Downloads

计算和打印下载的dmg文件的校验和:shasum -a 256 bitcoin-0.19.1-osx.dmg

应该打印:
206d8d92189d22e735393abebeb7a2e7237a119dd448b4a40df8c357da1287b2 bitcoin-0.19.1-osx.dmg

然后打印下载的(预期的)校验和:cat SHA256SUMS.asc | grep bitcoin-0.19.1-osx.dmg

这应该匹配:
206d8d92189d22e735393abebeb7a2e7237a119dd448b4a40df8c357da1287b2 bitcoin-0.19.1-osx.dmg

如果他们匹配,恭喜!您的下载已得到验证。不会有中间人修改你下载的程序。

同样,请记住,为了验证提供给您的校验和没有被篡改,还需要验证GPG签名。

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