數字簽名

數字簽名的方法

簽名的生成和驗證

簽名

• 有原始數據對其進行哈希運算 -> 散列值
• 使用非對稱加密的私鑰對散列值加密 -> 簽名
• 將原始數據和簽名一并發送給對方

驗證

• 接收數據
  • 原始數據
  • 數字簽名
• 數字簽名, 需要使用公鑰解密, 得到散列值
• 對原始數據進行哈希運算得到新的散列值

非對稱加密和數字簽名

總結:

數據通信

• 公鑰加密, 私鑰解密

數字簽名:

- 私鑰加密, 公鑰解密

使用RSA進行數字簽名

使用rsa生成密鑰對

生成密鑰對

序列化

保存到磁盤文件

使用私鑰進行數字簽名

打開磁盤的私鑰文件

將私鑰文件中的內容讀出

使用pem對數據解碼, 得到了pem.Block結構體變量

x509將數據解析成私鑰結構體 -> 得到了私鑰

創建一個哈希對象 -> md5/sha1

給哈希對象添加數據

計算哈希值

使用rsa中的函數對散列值簽名

func SignPKCS1v15(rand io.Reader, priv *PrivateKey, hash crypto.Hash, hashed []byte) (s []byte, err error) 參數1: rand.Reader 參數2: 非對稱加密的私鑰 參數3: 使用的哈希算法crypto.sha1crypto.md5 參數4: 數據計算之后得到的散列值 返回值: - s: 得到的簽名數據 - err: 錯誤信息

使用公鑰進行簽名認證

打開公鑰文件, 將文件內容讀出 - []byte

使用pem解碼 -> 得到pem.Block結構體變量

使用x509對pem.Block中的Bytes變量中的數據進行解析 -> 得到一接口

進行類型斷言 -> 得到了公鑰結構體

對原始消息進行哈希運算(和簽名使用的哈希算法一致) -> 散列值

創建哈希接口

添加數據

哈希運算

簽名認證 - rsa中的函數

func VerifyPKCS1v15(pub *PublicKey, hash crypto.Hash, hashed []byte, sig []byte) (err error) 參數1: 公鑰 參數2: 哈希算法 -> 與簽名使用的哈希算法一致 參數3: 將原始數據進行哈希原始得到的散列值 參數4: 簽名的字符串 返回值: - nil -> 驗證成功- !=nil -> 失敗

使用橢圓曲線進行數字簽名

橢圓曲線在go中對應的包: import "crypto/elliptic"

使用橢圓曲線在go中進行數字簽名: import "crypto/ecdsa"

美國FIPS186-2標準, 推薦使用5個素域上的橢圓曲線, 這5個素數模分別是:

P~192~ = 2^192^ - 2^64^ - 1

P~224~ = 2^224^ - 2^96^ + 1

P~256~ = 2^256^ - 2^224^ + 2^192^ - 2^96^ -1

P~384~ = 2^384^ - 2^128^ - 2^96^ + 2^32^ -1

P~512~ = 2^512^ - 1

秘鑰對稱的生成, 并保存到磁盤

使用ecdsa生成密鑰對

func GenerateKey(c elliptic.Curve, rand io.Reader) (priv *PrivateKey, err error)

將私鑰寫入磁盤

• 使用x509進行序列化

  func MarshalECPrivateKey(key *ecdsa.PrivateKey) ([]byte, error)

• 將得到的切片字符串放入pem.Block結構體中

  block := pem.Block{

  Type : "描述....",

  Bytes : MarshalECPrivateKey返回值中的切片字符串,

  }

• 使用pem編碼

  pem.Encode();

將公鑰寫入磁盤

• 從私鑰中得到公鑰

• 使用x509進行序列化

  func MarshalPKIXPublicKey(pub interface{}) ([]byte, error)

• 將得到的切片字符串放入pem.Block結構體中

  block := pem.Block{

  Type : "描述....",

  Bytes : MarshalECPrivateKey返回值中的切片字符串,

  }

• 使用pem編碼

  pem.Encode();

使用私鑰進行數字簽名

打開私鑰文件, 將內容讀出來 ->[]byte

使用pem進行數據解碼 -> pem.Decode()

使用x509, 對私鑰進行還原

func ParseECPrivateKey(der []byte) (key *ecdsa.PrivateKey, err error)

對原始數據進行哈希運算 -> 散列值

進行數字簽名

func Sign(rand io.Reader, priv *PrivateKey, hash []byte) (r, s *big.Int, err error) - 得到的r和s不能直接使用, 因為這是指針應該將這兩塊內存中的數據進行序列化 -> []bytefunc (z *Int) MarshalText() (text []byte, err error)

使用公鑰驗證數字簽名

打開公鑰文件, 將里邊的內容讀出 -> []byte

pem解碼 -> pem.Decode()

使用x509對公鑰還原

func ParsePKIXPublicKey(derBytes []byte) (pub interface{}, err error)

將接口 -> 公鑰

對原始數據進行哈希運算 -> 得到散列值

簽名的認證 - > ecdsa

func Verify(pub *PublicKey, hash []byte, r, s *big.Int) bool - 參數1: 公鑰 - 參數2: 原始數據生成的散列值 - 參數3,4: 通過簽名得到的連個點func (z *Int) UnmarshalText(text []byte) error

數字簽名無法解決的問題

代碼

RSA簽名和認證

// RSA簽名 - 私鑰 func SignatureRSA(plainText []byte, fileName string) []byte{//1. 打開磁盤的私鑰文件file, err := os.Open(fileName)if err != nil {panic(err)}//2. 將私鑰文件中的內容讀出info, err := file.Stat()if err != nil {panic(err)}buf := make([]byte, info.Size())file.Read(buf)file.Close()//3. 使用pem對數據解碼, 得到了pem.Block結構體變量block, _ := pem.Decode(buf)//4. x509將數據解析成私鑰結構體 -> 得到了私鑰privateKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)if err != nil {panic(err)}//5. 創建一個哈希對象 -> md5/sha1 -> sha512// sha512.Sum512()myhash := sha512.New()//6. 給哈希對象添加數據myhash.Write(plainText)//7. 計算哈希值hashText := myhash.Sum(nil)//8. 使用rsa中的函數對散列值簽名sigText, err := rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, crypto.SHA512, hashText)if err != nil {panic(err)}return sigText } // RSA簽名驗證 func VerifyRSA(plainText, sigText []byte, pubFileName string) bool {//1. 打開公鑰文件, 將文件內容讀出 - []bytefile, err := os.Open(pubFileName)if err != nil {panic(err)}info, err := file.Stat()if err != nil {panic(err)}buf := make([]byte, info.Size())file.Read(buf)file.Close()//2. 使用pem解碼 -> 得到pem.Block結構體變量block, _ := pem.Decode(buf)//3. 使用x509對pem.Block中的Bytes變量中的數據進行解析 -> 得到一接口pubInterface, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)if err != nil {panic(err)}//4. 進行類型斷言 -> 得到了公鑰結構體publicKey := pubInterface.(*rsa.PublicKey)//5. 對原始消息進行哈希運算(和簽名使用的哈希算法一致) -> 散列值hashText := sha512.Sum512(plainText)//6. 簽名認證 - rsa中的函數err = rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, crypto.SHA512, hashText[:], sigText)if err == nil {return true}return false }func main() {src := []byte("在消息認證碼中，需要發送者和接收者之間共享密鑰，而這個密鑰不能被主動攻擊者Mallory獲取。如果這個密鑰落入Mallory手中，則Mallory也可以計算出MAC值，從而就能夠自由地進行篡改和偽裝攻擊，這樣一來消息認證碼就無法發揮作用了。")sigText := SignatureRSA(src, "private.pem")bl := VerifyRSA(src, sigText, "public.pem")fmt.Println(bl) }

總結

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