数字签名有可能被伪造吗？
数字签名，我们理解的它就像是我们在文件上按下亲笔签名，代表着“这是我写的，我对此负责”。它的出现，极大地增强了电子文档的真实性和可靠性。但是，你可能会好奇，这看起来这么严谨的数字签名，有没有可能被别人仿冒，也就是“伪造”呢？
要深入探讨这个问题，我们得先明白数字签名是怎么一回事。它其实是建立在一门叫做“非对称加密”的技术之上的。你可以想象一下，每个人都有两把钥匙：一把是“公钥”，可以公开给任何人，用来加密信息；另一把是“私钥”，这把钥匙是绝对保密的，只有你自己知道，用来解密信息。
数字签名的过程大致是这样的：
1. 生成摘要（哈希）：发送方会先用一种特殊的“摘要算法”（比如MD5、SHA256等）处理一下要发送的文件，生成一个固定长度的“摘要”。这个摘要就像是文件的指纹，只要文件内容有一点点变动，这个指纹就会完全不一样。
2. 用私钥加密摘要：然后，发送方用自己的私钥把这个摘要给加密起来。这就是数字签名本身。
3. 发送文件和签名：最后，发送方将原始文件和这个用私钥加密的摘要一起发送给接收方。
接收方收到文件和签名后，会进行验证：
1. 用公钥解密签名：接收方用发送方的公钥来解密收到的数字签名，得到原始文件的摘要。
2. 再次生成摘要：接收方也会用同样的摘要算法，对收到的原始文件自己再生成一个摘要。
3. 比对摘要：最后，接收方将解密出来的摘要和自己生成的摘要进行比对。如果两者完全一致，那么就可以确认：
真实性：这份文件确实是声称的那个发送方发送的，因为只有拥有对应私钥的人才能生成这个有效的签名。
完整性：在传输过程中，文件没有被篡改过，否则摘要就不会匹配了。
那么，数字签名会被伪造吗？理论上和实践上，情况会比较复杂。
从理论上讲，如果所有环节都按照标准和加密原理执行，数字签名是极其难以被伪造的。 伪造一个有效的数字签名，相当于要做到以下两点中的至少一点：
破解你的私钥：这需要能够破解强大的加密算法，或者通过暴力破解的方式猜出你的私钥。目前的加密算法，比如RSA（最常用的公钥加密算法之一），其安全性建立在分解大质数极其困难的基础上。对于一个足够长的密钥（例如2048位或更长），即使动用全球最强大的计算机，穷尽所有可能性来破解，也需要耗费天文数字的时间，比宇宙的年龄还要长得多。所以，从数学和计算能力的角度来看，这是近乎不可能完成的任务。
在不知道私钥的情况下，生成一个与原签名匹配的签名：这意味着攻击者需要找到一个方法，能够绕过私钥的限制，直接生成一个能通过接收方验证的签名。这在加密学原理上被认为是不可行的，除非算法本身存在严重的漏洞。
然而，在实际操作中，我们不能绝对地说“不可能”，而是说“极其困难，且取决于多种因素”。 伪造的可能性会出现在以下几个方面：
1. 私钥泄露：这是最直接也是最危险的情况。如果发送方的私钥丢失或被盗，攻击者就可以拿到你的“万能钥匙”，从而在你名下签署任何文件，这就是最直接的伪造。私钥的保管至关重要，通常会通过加密存储、硬件安全模块（HSM）等方式来保护。但如果用户自身安全意识不足，例如将私钥保存在不安全的地方，或者中了钓鱼邮件、恶意软件导致私钥被窃取，那么伪造就有可能发生。
2. 算法或实现漏洞：尽管主流的加密算法经过了多年的严格审查，但理论上可能存在尚未发现的漏洞。如果数字签名所使用的加密算法本身存在缺陷，或者在算法的实现过程中出现了编程错误，攻击者就有可能利用这些漏洞来制造伪造签名。这类事件非常罕见，一旦发现，通常会立刻更新系统或算法来修复。
3. 证书颁发机构（CA）被攻破或滥用：数字签名通常会与数字证书绑定。数字证书是由受信任的第三方——证书颁发机构（CA）颁发的，它证明了公钥确实属于某个特定的个人或组织。如果CA的私钥被盗，或者CA内部出现了管理漏洞，那么攻击者就可以冒充合法用户签发伪造的数字证书，并利用这些证书来生成冒名顶替的数字签名。这就像是有人伪造了官方盖在你身份证明上的印章。
4. 社会工程学攻击：有时候，攻击者不直接攻击技术本身，而是利用人性的弱点。比如，他们可能通过欺骗手段，让目标用户主动签署一份带有恶意内容的交易，或者误导用户在不知情的情况下授权了某些操作。虽然这严格来说不是直接“伪造”了签名本身，但结果是达到了伪造身份进行操作的目的。
5. 过时或不安全的算法：如果系统还在使用已经过时且不再安全的加密算法（例如早期版本的MD5，它已经被发现容易出现“碰撞”，即不同的文件可能生成相同的摘要），那么伪造的风险就会大大增加。
总结一下，数字签名的“不可伪造性”是建立在强大的密码学原理和安全的实践基础上的。 在理想状态下，它能够提供极高的安全保障。但现实世界是复杂的，私钥的保管、算法的安全性、系统的实现以及人的因素都可能成为潜在的风险点。
因此，与其说数字签名“绝对不可能被伪造”，不如说“在遵循良好安全实践的前提下，伪造的成本高到令人望而却步，几乎不可能实现”。用户和组织需要对私钥进行严格管理，及时更新系统和加密算法，并警惕各种网络安全威胁，才能最大程度地确保数字签名的有效性和安全性。
要深入探讨这个问题，我们得先明白数字签名是怎么一回事。它其实是建立在一门叫做“非对称加密”的技术之上的。你可以想象一下，每个人都有两把钥匙：一把是“公钥”，可以公开给任何人，用来加密信息；另一把是“私钥”，这把钥匙是绝对保密的，只有你自己知道，用来解密信息。
数字签名的过程大致是这样的：
1. 生成摘要（哈希）：发送方会先用一种特殊的“摘要算法”（比如MD5、SHA256等）处理一下要发送的文件，生成一个固定长度的“摘要”。这个摘要就像是文件的指纹，只要文件内容有一点点变动，这个指纹就会完全不一样。
2. 用私钥加密摘要：然后，发送方用自己的私钥把这个摘要给加密起来。这就是数字签名本身。
3. 发送文件和签名：最后，发送方将原始文件和这个用私钥加密的摘要一起发送给接收方。
接收方收到文件和签名后，会进行验证：
1. 用公钥解密签名：接收方用发送方的公钥来解密收到的数字签名，得到原始文件的摘要。
2. 再次生成摘要：接收方也会用同样的摘要算法，对收到的原始文件自己再生成一个摘要。
3. 比对摘要：最后，接收方将解密出来的摘要和自己生成的摘要进行比对。如果两者完全一致，那么就可以确认：
真实性：这份文件确实是声称的那个发送方发送的，因为只有拥有对应私钥的人才能生成这个有效的签名。
完整性：在传输过程中，文件没有被篡改过，否则摘要就不会匹配了。
那么，数字签名会被伪造吗？理论上和实践上，情况会比较复杂。
从理论上讲，如果所有环节都按照标准和加密原理执行，数字签名是极其难以被伪造的。 伪造一个有效的数字签名，相当于要做到以下两点中的至少一点：
破解你的私钥：这需要能够破解强大的加密算法，或者通过暴力破解的方式猜出你的私钥。目前的加密算法，比如RSA（最常用的公钥加密算法之一），其安全性建立在分解大质数极其困难的基础上。对于一个足够长的密钥（例如2048位或更长），即使动用全球最强大的计算机，穷尽所有可能性来破解，也需要耗费天文数字的时间，比宇宙的年龄还要长得多。所以，从数学和计算能力的角度来看，这是近乎不可能完成的任务。
在不知道私钥的情况下，生成一个与原签名匹配的签名：这意味着攻击者需要找到一个方法，能够绕过私钥的限制，直接生成一个能通过接收方验证的签名。这在加密学原理上被认为是不可行的，除非算法本身存在严重的漏洞。
然而，在实际操作中，我们不能绝对地说“不可能”，而是说“极其困难，且取决于多种因素”。 伪造的可能性会出现在以下几个方面：
1. 私钥泄露：这是最直接也是最危险的情况。如果发送方的私钥丢失或被盗，攻击者就可以拿到你的“万能钥匙”，从而在你名下签署任何文件，这就是最直接的伪造。私钥的保管至关重要，通常会通过加密存储、硬件安全模块（HSM）等方式来保护。但如果用户自身安全意识不足，例如将私钥保存在不安全的地方，或者中了钓鱼邮件、恶意软件导致私钥被窃取，那么伪造就有可能发生。
2. 算法或实现漏洞：尽管主流的加密算法经过了多年的严格审查，但理论上可能存在尚未发现的漏洞。如果数字签名所使用的加密算法本身存在缺陷，或者在算法的实现过程中出现了编程错误，攻击者就有可能利用这些漏洞来制造伪造签名。这类事件非常罕见，一旦发现，通常会立刻更新系统或算法来修复。
3. 证书颁发机构（CA）被攻破或滥用：数字签名通常会与数字证书绑定。数字证书是由受信任的第三方——证书颁发机构（CA）颁发的，它证明了公钥确实属于某个特定的个人或组织。如果CA的私钥被盗，或者CA内部出现了管理漏洞，那么攻击者就可以冒充合法用户签发伪造的数字证书，并利用这些证书来生成冒名顶替的数字签名。这就像是有人伪造了官方盖在你身份证明上的印章。
4. 社会工程学攻击：有时候，攻击者不直接攻击技术本身，而是利用人性的弱点。比如，他们可能通过欺骗手段，让目标用户主动签署一份带有恶意内容的交易，或者误导用户在不知情的情况下授权了某些操作。虽然这严格来说不是直接“伪造”了签名本身，但结果是达到了伪造身份进行操作的目的。
5. 过时或不安全的算法：如果系统还在使用已经过时且不再安全的加密算法（例如早期版本的MD5，它已经被发现容易出现“碰撞”，即不同的文件可能生成相同的摘要），那么伪造的风险就会大大增加。
总结一下，数字签名的“不可伪造性”是建立在强大的密码学原理和安全的实践基础上的。 在理想状态下，它能够提供极高的安全保障。但现实世界是复杂的，私钥的保管、算法的安全性、系统的实现以及人的因素都可能成为潜在的风险点。
因此，与其说数字签名“绝对不可能被伪造”，不如说“在遵循良好安全实践的前提下，伪造的成本高到令人望而却步，几乎不可能实现”。用户和组织需要对私钥进行严格管理，及时更新系统和加密算法，并警惕各种网络安全威胁，才能最大程度地确保数字签名的有效性和安全性。
网友意见
Hash是用来算原文的“摘要”(digest)。
而签名是签名一方（通常是服务器）用自己的私钥签在“摘要”上。(Signing with the private key on the digest)
“摘要”所有人都能算，只要知道原文，因为hash中并未使用任何原文之外的保密信息。
验证签名的是否有效，通常是先算“摘要”, 再以摘要和公钥作为输入，调用验证算法来验证（verify）签名是否有效。而不是先验证签名（即题主所说的公钥解密），再算摘要来比对。
再强调一下，Hash是公开的，原文是公开的，所以不需要解密。
因此，数字签名的安全性基于：
1. Hash算法的抗碰撞性（collision-resistance）
即很难找到两个不同的原文 m0， m1，让它们的摘要Hash(m0) = Hash(m1)。
例：SHA-3现在比MD5，SHA-2都要安全，很难碰撞。
2. 伪造数字签名的难度
即对于“新鲜”的原文摘要hash(m*),很难算出一个在它上面的合法签名，除非掌握服务器私钥。
所谓“新鲜”是指这个摘要hash(m*)没有被服务器签名过。（签过的原文-签名对没意义，本来就是服务器签的）
所以，理论上来说，有下面两种典型的攻击：
1. 找与“旧”原文摘要值相同的原文，等价于攻击hash算法，找出碰撞。如使用题主提到的用彩虹表或者其他的手段。
2. 直接伪造数字签名。
其实，达到伪造任意签名，就可以说完全攻破了这个数字签名系统……
回到https, 如果使用的cipher suite是类似TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA256的, 签名通常出现在server key exchange这条消息中。数字签名使用的算法是RSA，对象是客户端发送的随机数、服务器端发送的随机数、服务器端的密钥交换内容，产生摘要所用的hash函数是SHA256。
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