運用XML安全實現(xiàn)高校成績管理的數(shù)字簽名

邵麗　覃愛明　趙丹亞　鄭小玲　劉曉龍

摘要：本文首先分析了XML數(shù)字簽名規(guī)范，探討了基于XML數(shù)字簽名的高校成績單簽名與認證，并給出了基于Java的XML簽名與驗證的具體實現(xiàn)，有效地保證了成績數(shù)據(jù)的完整性與不可否認性，進一步提高了成績管理的安全性。

關鍵詞：XML數(shù)字簽名成績管理JAVA安全

1.引言

目前各高等院校都廣泛應用基于校園網(wǎng)的綜合教務系統(tǒng)進行各項教學教務管理，大大提高了管理水平與效率。其中，成績管理是一項非常重要而繁瑣的工作。目前的操作流程一般是：（1）任課教師通過自己的用戶名和密碼登陸“教務管理系統(tǒng)”。（2）進入“成績錄入”，通過輸入相應課程的成績錄入密碼，選擇所授班級，系統(tǒng)自動生成該課程該班級的學生成績表。（3）在學生成績表中錄入成績，完成并成功提交后，數(shù)據(jù)保存到相應的數(shù)據(jù)庫中。（4）任課教師打印成績單，并手工簽名后上交教務處和相關學院，供核查與存檔備案。這樣的操作過程提高了成績管理的效率與水平，方便了學生查詢自己的成績。但安全性比較脆弱，一是采用口令方式存在的安全隱患，二是當出現(xiàn)成績單與數(shù)據(jù)庫中的成績不一致時，如何確認成績的有效性與真實性問題。為此，在現(xiàn)有的綜合教務管理系統(tǒng)中，本文設計了基于XML安全的高校成績數(shù)字簽名，給出了基于Java的XML數(shù)字簽名與驗證的具體實現(xiàn)，提高了成績管理的安全性。

2.數(shù)字簽名

數(shù)字簽名是在信息的傳輸過程中，為了保證數(shù)據(jù)的有效性、完整性，嚴防用戶惡意篡改消息、偽造消息以及否認所發(fā)送消息的一種安全協(xié)議。一般來說，數(shù)字簽名有兩個步驟：第一步是哈希運算，對于一個消息，使用哈希函數(shù)進行簽名，返回哈希值，其中消息采用比特模式，長度可以任意，而哈希值具有固定長度；第二步是對第一步生成的哈希值使用私鑰和簽名算法進行簽名，產(chǎn)生簽名值，從而使得具有公鑰的人可以方便驗證。在具體的驗證過程中，首先使用相同的哈希函數(shù)對于收到的消息進行哈希運算，得到哈希值。然后，將計算得到的哈希值、收到的簽名值以及發(fā)送方所公布的公鑰一起傳遞給簽名算法，對簽名值進行驗證。如果計算得到的哈希值與簽名哈希值相匹配，則簽名有效。如果這兩個哈希值不匹配，則表明數(shù)據(jù)或簽名已經(jīng)更改。

3.XML數(shù)字簽名規(guī)范

XML是W3C專門為Web設計的一種標記語言。由于XML具有自我描述性、良好的可擴展性、平臺無關性等特點，使得它在Internet上得到廣泛的推廣與應用，已成為數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)交換的事實標準。與標準的數(shù)字簽名相比，XML數(shù)字簽名規(guī)范具有兩個特點：

（1）簽名數(shù)據(jù)需要采用XML文檔來表示。

（2）可以對整個XML文檔、XML文檔的一部分內容進行簽名。

3.1XML簽名過程

XML數(shù)字簽名需要選擇摘要算法、簽名算法，使用私鑰對給定的XML文檔進行簽名操作，產(chǎn)生簽名文件。如果需要，可以通過時間服務器給已簽名的文檔加上時間戳，規(guī)定文檔的有效期。XML數(shù)字簽名過程如圖1所示。