1、安全服务的类型

在ISO 7498-2:1989文档中，定义了安全服务的类型，安全服务包括五种类型：

鉴别（Authentication）：保证通信的真实性；

访问控制（Access Control）：防止网络资源被非授权地访问；

数据保密性（Data Confidentiality）：对数据进行加密；

数据完整性（Data Integrity）：防止数据被篡改或重放；

不可否认性（No-repudiation）：防止发送方抵赖所传输的信息。

使用百度，可以轻松获得ISO 7498-2:1989文档，感兴趣的朋友可以自己学习。

2、数字签名的概念

签名这个词，我们日常生活中使用得比较多，一份文件、单据或合同，我们如果认可其中的条款，就可以签署我们的名字。一般情况下，不同的人笔迹不同，通过签名可以防止签署人否认所签署的内容。

数字签名的英文是Digital Signature。数字签名，就是只有信息发送方才能产生的、别人无法伪造的数字串。

数字签名需要实现鉴别（认证数据来源）、数据完整性、不可否认性三项安全服务。

3、数字签名的原理

假如我们是安全专家，要实现鉴别、数据完整性、不可否认这三项服务，我们可以这样来设计数字签名：

（1）使用消息摘要算法实现数据完整性；

（2）使用提供了公钥和私钥的算法，实现鉴别和不可否认两项服务。

实际上，数字签名也是这样实现的，下面就是数字签名的实现机制：

简单地说，数字签名，其实就是支持公钥和私钥的消息摘要算法。

此外，上图只是描述了数字签名算法本身的实现。实际商用中，为了保证发送中的数据内容不被其他人获取到，甲方在发送数据前，会使用乙方的公钥对发送的数据加密，乙方收到数据后会首先用自己的私钥对加密数据进行解密。

4、常用的数字签名算法

业界比较常用的数字签名算法有三种：RSA、DSA、ECDSA。

RSA前面讲解过，是一种非对称加密算法。其实RSA也可以用作数字签名算法。

DSA算法是在RSA之后提出的数字签名算法，和RSA相比，DSA只能用于数字签名，不能用于数据的加密和解密。

ECDSA算法则是ECC算法和DSA算法的结合，相比来说，它有计算快、强度高、签名短的优点。

5、使用Java语言实现数字签名功能

5.1 JDK和Bouncy Castle提供的数字签名算法

在JDK中，提供了下面的签名算法：

MD2WithRSAMD5WithRSA
SHA1WithRSA
SHA1WithDSA

在Bouncy Castle中还提供了下面的签名算法：

SHA224WithRSASHA256WithRSA
SHA384WithRSA
SHA512WithRSA
SHA224WithDSA
SHA256WithDSA
SHA384WithDSA
SHA512WithDSA
SHA1WithECDSA
SHA224WithECDSA
SHA256WithECDSA
SHA384WithECDSA
SHA512WithECDSA

这些算法，从名称就可以看出是RSA、DSA还是ECDSA，以及基于的消息摘要算法。

下面我们使用JDK提供的MD5WithRSA算法，编写一个实验程序。

5.2 使用IDEA建立project_ds工程，然后在project_ds工程下建立digital_signature模块：

5.3 创建一个Sender类

创建Sender类的对象实例时，提供原始数据信息和私钥，Sender对象则生成签名。

Sender类的代码如下：

package com.flying.digital_signature;import java.security.KeyFactory;import java.security.PrivateKey;import java.security.Signature;import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;import java.util.Base64;public class Sender {private RSAPrivateKey rsaPrivateKey;private byte[] originBytes;public Sender(RSAPrivateKey rsaPrivateKey, byte[] originBytes){this.rsaPrivateKey = rsaPrivateKey;this.originBytes = originBytes;
	}public byte[] getSignature(){byte[] signatureBytes = null;    try {
			PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
			KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
			PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
			Signature signature = Signature.getInstance("MD5WithRSA");
			signature.initSign(privateKey);
			signature.update(originBytes);
			signatureBytes = signature.sign();
			System.out.println("digital signature is : " + Base64.getEncoder().encodeToString(signatureBytes));
		}catch (Exception ex){
			ex.printStackTrace();
		}return signatureBytes;
	}
}

5.4 创建一个Receiver类

创建Receiver类的对象实例时，提供原始数据信息、公钥和签名，Receiver对象则验证签名。

Receiver类的代码如下：

package com.flying.digital_signature;import java.security.KeyFactory;import java.security.PublicKey;import java.security.Signature;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;public class Receiver {private RSAPublicKey rsaPublicKey;private byte[] originalBytes;private byte[] signatureBytes;  public Receiver(RSAPublicKey rsaPublicKey, byte[] originalBytes, byte[] signatureBytes){this.rsaPublicKey = rsaPublicKey;this.originalBytes = originalBytes;this.signatureBytes = signatureBytes;
	}public void checkSignature(){try {
			X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
			KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
			PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
			Signature signature = Signature.getInstance("MD5WithRSA");
			signature.initVerify(publicKey);
			signature.update(originalBytes);
			System.out.println("Signature verify result: " + signature.verify(signatureBytes));
		}catch (Exception ex){
			ex.printStackTrace();
		}
	}
}

5.5 修改main方法

在main方法中生成公钥、私钥和原始数据信息，并调用Sender和Receiver类的功能来测试数字签名。

main方法在
DigitalSignatureApplication类中定义，
DigitalSignatureApplication类的代码如下：

package com.flying.digital_signature;import org.springframework.boot.SpringApplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.util.Base64;

@SpringBootApplicationpublic class DigitalSignatureApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DigitalSignatureApplication.class, args);    try {KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
			keyPairGenerator.initialize(512);      KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey)keyPair.getPublic();RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey)keyPair.getPrivate();
			
      byte[] originBytes = "abcdefghi".getBytes();System.out.println("RSA public key is : " + Base64.getEncoder().encodeToString(rsaPublicKey.getEncoded()));System.out.println("RSA private key is : " + Base64.getEncoder().encodeToString(rsaPrivateKey.getEncoded()));System.out.println("Original bytes is : " + Base64.getEncoder().encodeToString(originBytes));      Sender sender = new Sender(rsaPrivateKey, originBytes);
			byte[] signatureBytes = sender.getSignature();      Receiver receiver = new Receiver(rsaPublicKey, originBytes, signatureBytes);
			receiver.checkSignature();
		}catch (Exception ex){
			ex.printStackTrace();
		}
	}
}

5.6 这是程序某次运行的结果

RSA public key is : MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAKB2iMFgDsOjPVi86JLkJaNxjQWinPU4ZOSqjtxUQWKtTo2ckNvi9gVmEQTYLinkjJ+VkD30r2QSM3YeML5jjbUCAwEAAQ==
RSA private key is : MIIBVgIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAUAwggE8AgEAAkEAoHaIwWAOw6M9WLzokuQlo3GNBaKc9Thk5KqO3FRBYq1OjZyQ2+L2BWYRBNguKeSMn5WQPfSvZBIzdh4wvmONtQIDAQABAkBJZ3AP5f1bCaXanjBWYf/F0QAN/+GFXBLreAp6SCDRHnM6cJoKA1un87Wijr3MIFylWgNtSWcGBj8gxE6pmLSBAiEA61s0c7UfV1GRjQ7Txb0GrUBssT8cBnDXs6Jgd4NFBekCIQCuiaSQ6xTc8NaenhigE0G9B7tB6uRfc3lNdI2Iv0ZN7QIhAIMye2HI5KizUrTUQB8piTBJCo4fxQqeGtALQ0U8Ct0JAiEAgA9DrISfUSBwB/9th/25DQ3gKhRDLXmXNepfckcNOV0CIQDT5OHxJU+6yhViiqdoazEP63cIsg4NuunJrBRytwIEsA==
Original bytes is : YWJjZGVmZ2hp
digital signature is : Ir1PMMzSEeYq7qgH9KtClBRVPifKxSq9cdYSrL+GX6ztwJztY0t5GCnAo7pHg+GOQdSnHoXXXeZEv4FxK2BMEA==
Signature verify result: true

可以看到，程序运行成功。

整个程序只有三个类，上面的代码是完整的，如果你感兴趣，可以自己在电脑上调试运行。

推荐一本不错的Java书籍，既可以作为入门的读物，也可以作为日常工作的技术参考，希望读者喜欢：