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校驗(yàn)和：探究密碼學(xué)中的數(shù)據(jù)完整性問題

本文轉(zhuǎn)載自公眾號“讀芯術(shù)”(ID：AI_Discovery)。

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數(shù)據(jù)完整性是指系統(tǒng)中信息的準(zhǔn)確性、合法性和一致性。在發(fā)送信息時，尤其是使用不可靠媒介時，數(shù)據(jù)完整性可以確保該信息未被篡改。

非法數(shù)據(jù)的潛在成因是什么?

數(shù)據(jù)完整性能防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)違背系統(tǒng)的指令被篡改等系列問題。其中一些潛在的問題包括：

  • 物理故障：用不好的媒介傳輸大量數(shù)據(jù)可能會毀壞數(shù)據(jù)。例如，無線信號可能會暫時丟失，或者線路可能遭到噪聲電信號的干擾。
  • 數(shù)據(jù)問題：負(fù)責(zé)傳達(dá)信息的軟件可能有一些漏洞，無意間使信息的子集發(fā)生變異。
  • 惡意篡改：可能有中間人正在更改信息，以迷惑通訊員或者學(xué)習(xí)有價值的信息。

解決辦法-校驗(yàn)和

校驗(yàn)和可以解決以上三個潛在的數(shù)據(jù)完整性問題。校驗(yàn)和是從信息數(shù)據(jù)中衍生出的一個確定值，可以單獨(dú)傳輸，這意味著給定信息的校驗(yàn)和總是相同的。

信息接受者可以從該信息中生成校驗(yàn)和，如果生成的校驗(yàn)和與發(fā)送信息的校驗(yàn)和匹配，那么發(fā)送的信息就不會被篡改。

需要注意的是，如果獲取校驗(yàn)和的媒介不可靠，那么信息和校驗(yàn)和都可能被中間人篡改。通常較好的做法是在校驗(yàn)和上簽署數(shù)字簽名，數(shù)字簽名就能證明校驗(yàn)和的發(fā)送者的身份。

什么是好的校驗(yàn)和?

校驗(yàn)和的類型很多，但是最好的校驗(yàn)和通常是加密哈希函數(shù)。哈希函數(shù)能生成很好地校驗(yàn)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性，以下是它的性質(zhì)：

  • 確定性：同一信息的哈希值始終相同，不存在隨機(jī)性。
  • 速度快：無需使用不必要的資源計(jì)算校驗(yàn)和(KDF是一種低效的校驗(yàn)和)。
  • 幾乎不重合：兩條不同的信息生成相同的校驗(yàn)和的可能性幾乎為零。
  • 精簡：哈希的結(jié)果(又稱“摘要”)應(yīng)該很簡短，無需浪費(fèi)大量數(shù)據(jù)。

SHA-256哈希函數(shù)通常用于創(chuàng)建校驗(yàn)和摘要。

示例 –驗(yàn)證實(shí)際的校驗(yàn)和

校驗(yàn)和的常見用例是對下載的驗(yàn)證。在本例中，我們將下載比特幣核心節(jié)點(diǎn)軟件并驗(yàn)證其完整性。假設(shè)你使用的是Mac OS，對于其他OS(操作系統(tǒng))，請按照下載頁面的說明進(jìn)行操作。

  • 下載程序：https://bitcoincore.org/bin/bitcoin-core-0.19.1/bitcoin-0.19.1-osx.dmg?ref=hackernoon.com
  • 下載校驗(yàn)和：https://bitcoin.org/bin/bitcoin-core-0.19.1/SHA256SUMS.asc?ref=hackernoon.com
  • 打開終端并下載文件夾：
    •   
  
  
  
      
   
   
   
   
    1. cd ~/Downloads
      2.

計(jì)算并打印下載的dmg文件的校驗(yàn)和：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. shasum -a 256 bitcoin-0.19.1-osx.dmg
    2.

應(yīng)該打?。?/p>

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. 206d8d92189d22e735393abebeb7a2e7237a119dd448b4a40df8c357da1287b2 bitcoin-0.19.1-osx.dmg
    2.

然后打印下載的(預(yù)期的)校驗(yàn)和：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. catSHA256SUMS.asc | grep bitcoin-0.19.1-osx.dmg
    2.

應(yīng)該匹配：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. 206d8d92189d22e735393abebeb7a2e7237a119dd448b4a40df8c357da1287b2 bitcoin-0.19.1-osx.dmg
    2.

如果能夠匹配，那么恭喜你!你的下載已經(jīng)通過驗(yàn)證。你下載的程序沒有經(jīng)過惡意篡改。

此外，請記住，要驗(yàn)證提供給你的校驗(yàn)和未被篡改，你還需要驗(yàn)證GPG簽名。


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