什么是数字签名

不知道是谁发来的

假设来了一封信，末尾写着某个人的名字。真是那个人写的吗？名字谁都能照着抄，内容也可能在路上被人悄悄改过。光看文字，没法知道。手写的签名还能比对笔迹，可电子邮件里打出来的名字，谁打都一模一样。
这和保不保密无关，内容全都公开也没关系。我们想知道的，只是它是不是真的出自那个人，路上有没有被改过。

点“怀疑名字”和“怀疑内容”两个按钮。名字是不是抄来的、内容有没有被改，光看文字分辨不出来。

亲手点过就知道，很憋屈：就算写着名字，也拿不准。我们需要两样证据：一是真的出自那个人，二是路上没被改过。
要是有一个记号，能同时证明这两点，又没人能模仿，那就好了。公钥那一课里的那对钥匙，正好能做到。

用私钥签名

公钥那一课里，是用收件人的公钥上锁。签名方向正好相反：发信人用自己的私钥给消息附上签名。这不是用挂锁锁上，更像在消息旁边盖一个章，所以内容照样全看得见。
实际上，签名不是针对整条消息，而是用私钥对消息的哈希，也就是它的指纹做运算得出的。私钥只有那个人有，所以这个章只有他盖得出来。

点“用私钥签名”。内容照样看得见，还附上了只有那个人才做得出的签名。

签名附上了，消息的字却一个也没被遮住，因为这不是上锁，而是加了一个章。这个签名来自消息内容的指纹，所以和内容紧紧绑在一起。之所以对指纹而不是整条消息签名，是因为指纹又短、长度又固定，再大的文件也能很快签完。内容一变，指纹就跟着变，所以只给指纹签名，就足以守住整条消息。
而且要做出这个章，必须有那个人的私钥。私钥从不离开主人的手，所以别人做不出同样的章。那么，收件方怎样确认它？

用公钥验证

收件人用发信人的公钥来验证签名。验证就是追问：这个章真的是用和这把公钥配对的私钥盖的吗？它和现在收到的内容的指纹对得上吗？
两样都对得上，验证就通过。用别人的私钥盖的章，拿这把公钥一验就失败，因为只有公钥和私钥配成一对，才能通过。

把签名一个个点开，用民宇的公钥来验证。只有用民宇的私钥盖的签名能通过，用别人的钥匙盖的都会失败。

只有用配对私钥盖的签名通过了。通过的意思很清楚：这条消息真的是那个人发的。公钥全世界都拿着也无妨，因为公钥只能验证，做不出签名。就像公司把印章的样子公开给所有人比对，但印章本身锁在保险柜里，只有一个人能拿出来用。
盖章的权力只属于私钥的主人，查章这件事却对所有人敞开。这正好是用公钥上锁的镜像。

是真的，也没被改过

签名和内容绑在一起，所以验证一通过，就同时证明了两件事：一是真实性，真是那个人发来的；二是完整性，一个字都没改过。
路上有人哪怕只改动一点内容，指纹也会完全变样，跟绑在一起的签名就对不上，验证立刻破裂。改动的那一个字，就成了警报。

点“改一下时间”。哪怕只改一个数字，内容也和签名对不上，验证就破裂了。

只改了一个字，验证马上就失败了。收件人看到这个失败，就知道这不是原来的内容，能停下来，不轻信。另外，用私钥签了名的人，日后也没法抵赖说不是自己发的，这叫不可否认性。
所以数字签名广泛用在软件更新、电子合同、公文这些讲究来源和原件的地方。现在把上锁和签名并排放在一起，整理一下。

小结

归纳起来是这样：数字签名把公钥加密的那对钥匙倒过来用。发信人用自己的私钥给消息的指纹签名，收件人用发信人的公钥来验证。验证通过，就同时证明了消息真是那个人发的，而且路上没被改过。
上锁是为了让内容保密，签名是为了证明是谁发的、有没有被改过。

点“上锁”和“签名”对比一下。上锁守住秘密，签名证明真实性和完整性。

现在你知道了上锁和签名的区别：用收件人的公钥上锁，秘密就守住了；用发信人的私钥签名，真实性和完整性就得到证明。同一对钥匙，只要换个方向，就能做两种事。
不过，验证要有意义，还有一个前提：那把公钥必须真是那个人的。凭什么相信一把公钥，下一课讲证书。