數(shù)字證書與數(shù)字簽名：汽車C-V2X通信安全的基石

在智能網(wǎng)聯(lián)汽車時代，車輛之間的通信（C-V2X通信）變得尤為重要。為了確保車輛通信的安全性和真實性，需要依賴數(shù)字證書和數(shù)字簽名這兩種重要的安全技術(shù)。本文將詳細(xì)解析數(shù)字證書和數(shù)字簽名的基本原理。

什么是數(shù)字證書和數(shù)字簽名？

數(shù)字證書由權(quán)威機(jī)構(gòu)CA（證書授權(quán)中心）發(fā)行，它是一種電子文檔，用于在C-V2X通信中驗證車輛身份。而數(shù)字簽名則類似于在紙上簽名，但它使用公鑰加密技術(shù)來確保信息的真實性和完整性。

數(shù)字簽名如何工作？

1. 信息加密：

• 假設(shè)車輛A有一對密鑰：公鑰和私鑰。
• A將公鑰分發(fā)給其他車輛如B、C和D。
• 當(dāng)B想給A發(fā)送信息時，為了防止信息被竊取，B使用A的公鑰對信息進(jìn)行加密。
• A收到加密信息后，用自己的私鑰解密，獲取信息內(nèi)容。

1. 信息簽名：

• A在回復(fù)B時，使用Hash函數(shù)提取回復(fù)內(nèi)容的摘要（digest）。
• 然后，A用自己的私鑰對摘要進(jìn)行加密，這個加密后的摘要就是數(shù)字簽名（signature）。
• A將數(shù)字簽名和回復(fù)內(nèi)容一起發(fā)給B。
• B接收到回復(fù)后，用A的公鑰對簽名進(jìn)行解密，得到摘要digest。
• B同樣使用Hash函數(shù)提取回復(fù)內(nèi)容的摘要，并將兩個摘要進(jìn)行對比。如果一致，則證明回復(fù)內(nèi)容確實來自A，并且沒有被篡改。

數(shù)字證書如何工作？

1. 證書認(rèn)證：

• C也有自己的公鑰和私鑰。為了防止C冒充A與B交流，B要求A在CA進(jìn)行公鑰認(rèn)證。
• CA用自己的私鑰對A的公鑰和相關(guān)信息進(jìn)行加密，生成數(shù)字證書。
• A在與B通信時附上數(shù)字證書，B用CA的公鑰解密證書，獲取A的公鑰，并驗證信息的真實性。

常用的加密算法

1. 非對稱加密算法 - SM2算法：

簡介：SM2算法是基于橢圓曲線密碼體制的一種公鑰加密算法，廣泛應(yīng)用于數(shù)字簽名和數(shù)據(jù)加密。

密鑰生成：簽名者生成一對密鑰：公鑰和私鑰，公鑰和私鑰都是橢圓曲線上的點。

簽名生成：對需要簽名的信息M，簽名者使用私鑰對其進(jìn)行簽名，得到數(shù)字簽名。

簽名驗證：接收者使用簽名者的公鑰對數(shù)字簽名進(jìn)行驗證，通過比較計算出的摘要值與簽名值是否一致，判斷簽名的正確性。

關(guān)于SM2算法的具體描述，可查看由國家密碼管理局發(fā)布的《SM2橢圓曲線公鑰密碼算法》。

1. 對稱加密算法 - SM4算法：

簡介：SM4算法是中國國家密碼管理局發(fā)布的分組密碼算法，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)加密和解密。

密鑰長度：128位。

加密過程：

• 輸入明文，經(jīng)過初始向量處理后，得到初始狀態(tài)。
• 根據(jù)主密鑰生成輪密鑰，并使用這些輪密鑰對初始狀態(tài)進(jìn)行多輪迭代變換。每一輪都包括多個操作，如異或、置換、線性變換等，最終得到密文。

解密過程：

• 解密過程與加密過程類似，只是使用的輪密鑰順序相反。
• 通過逆向變換還原出原始的明文。

關(guān)于SM4算法的具體描述，可查看由國家密碼管理局發(fā)布的《無線局域網(wǎng)產(chǎn)品使用的SMS4密碼算法》。

結(jié)語

在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的C-V2X通信中，數(shù)字證書和數(shù)字簽名起著至關(guān)重要的作用。通過這些技術(shù)，車輛可以確保通信的安全性和真實性，從而提高整個交通系統(tǒng)的安全性和效率。北匯信息在這一領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗和技術(shù)實力，致力于為客戶提供最全面、最可靠的C-V2X通信安全測試解決方案。如果您對我們的服務(wù)感興趣，歡迎隨時聯(lián)系我們。

參考資料：

SM4加密算法例程（新增CTR模式）_sm4 ctr-CSDN博客

SM2算法加密與解密過程-CSDN博客

數(shù)字簽名和數(shù)字證書的原理解讀(圖文,一看就懂) -知乎