Go-数字签名详解与Rsa数字签名代码

冷不防 2022-10-08 13:23 287阅读 0赞

**目录**

数字签名概述

数字签名和手写签名的不同

数字签名与消息加密/认证

数字签名的步骤

Go中使用Rsa进行数字签名

crypto/rsa包

crypto/sha512包

代码

截图

参考

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# 数字签名概述 #

**手写签名**是一种传统的确认方式，如写信、签订协议、支付确认等。在数字系统中同样有签名应用的需求，如假定A发送一个认证的信息给B，如果没有签名确认的措施，B可能**伪造**一个不同的消息，但声称是从A收到的；或者为了某种目的，A也可能**否认**发送过该消息。很显然，数字系统的特点决定了不可能沿用原先的手写签名方法来实现**防伪造或抵赖**，这就是提出了如何实现数字签名的问题。

**数字签名（**Digital Signature**）**是电子信息技术发展的产物，是针对电子信息 的一种签名确认方法，它是利用数学方法和密码算法对该电子信息进行**关键信息提取**并进行**加密**而形成的，所要达到的目的是：**对数字对象的合法化、真实性进行标记，并提供签名者的承诺。**

数字化信息的**认证性、完整性和不可否认性**是实现信息化的基本要求，也决定信息化的普及和推广。数字签名是满足上述要求的主要手段之一也是现代密码学的主要研究内容之一。

数字签名基于两条基本的假设：

一是**私钥是安全的**，只有其拥有者才能获得；

二是**产生数字签名**的惟一途径是**使用私钥**。

## 数字签名和手写签名的不同 ##

*  **签名**：**手写**签名是被签文件的**物理组成部分**；**数字**签名是连接到被签消息上的**数字串**。
 *  **传输方式**：**数字签名**和所签名的消息能够在通信**网络中传输**；**手写签名**使用**传统**的安全方式传输。
 *  **验证**：**手写签名**是通过将它与**真实的签名进行比较来验证**；而**数字签名**是利用已经**公开的验证算法来验证**。
 *  **数字签名的复制是有效的；而手写签名的复制品是无效的！！！**
 *  **手书签名**是模拟的，且**因人而异**；**数字签名**是0和1的数字串，**因消息而异**。

## 数字签名与消息加密/认证 ##

**与消息加密不同**：消息加密和解密可能是**一次性**的，它要求在解密之前是安全的；而一个签字的消息可能作为一个法律上的文件，如合同等，很可能在对消息签署多年之后才验证其签字，且可能需要**多次验证**此签字。  
**与消息认证不同**：**数字签名也是一种消息认证技术**，它属于**非对称密码**体制，消息认证码属于**对称密码**体制，所以消息认证码的处理速度比数字签名快得多。但是，**消息认证码无法实现不可否认性。**

# 数字签名的步骤 #

1.  系统初始化生成数字签名方案用到的所有参数（**公私钥对**）。
2.  **签名生成算法**用户利用给定的算法对消息产生签名。
3.  **签名验证算法**验证者利用公开的验证方法对给定消息的签名进行验证，得出签名的有效性。

数字签名的算法有RSA、ECC等。本文介绍RSA数字签名的实现，第一步的**公私钥对生成见**[RSA加密解密详解与代码][RSA]

# Go中使用Rsa进行数字签名 #

## crypto/rsa包 ##

func SignPKCS1v15(rand io.Reader, priv *PrivateKey, hash crypto.Hash, hashed []byte) (s []byte, err error)

SignPKCS1v15使用RSA PKCS\#1 v1.5规定的RSASSA-PKCS1-V1\_5-SIGN签名方案计算签名。注意hashed必须是使用提供给本函数的hash参数对（要签名的）原始数据进行hash的结果。

func VerifyPKCS1v15(pub *PublicKey, hash crypto.Hash, hashed []byte, sig []byte) (err error)

VerifyPKCS1v15认证RSA PKCS\#1 v1.5签名。hashed是使用提供的hash参数对（要签名的）原始数据进行hash的结果。合法的签名会返回nil，否则表示签名不合法。

## crypto/sha512包 ##

func Sum512(data []byte) [Size]byte

返回数据的SHA512校验和。

## 代码 ##

签名

1.  获取私钥
2.  使用x509.ParsePKCS1PrivateKey解析
3.  使用sha512.Sum512获取明文校验和
4.  使用rsa.SignPKCS1v15进行签名

func RsaSign(plainText []byte, priFilePath string) ([]byte,error) {
    	// get pem.Block
    	block,err := util.GetKey(priFilePath)
    	if err != nil{
    		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
    		return nil,util.Error(file,line+1,err.Error())
    	}
    	priKey,err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)
    	if err != nil{
    		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
    		return nil,util.Error(file,line+1,err.Error())
    	}
    	// calculate hash value
    	hashText := sha512.Sum512(plainText)
    	// Sign with hashText
    	signText, err := rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, priKey, crypto.SHA512, hashText[:])
    	if err != nil{
    		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
    		return nil,util.Error(file,line+1,err.Error())
    	}
    	return signText,nil
    }

验证

1.  获取公钥
2.  使用x509.ParsePKIXPublicKey解析
3.  使用sha512.Sum512获取明文校验和
4.  使用rsa.VerifyPKCS1v15进行验证

func RsaVerify(plainText []byte, pubFilePath string,signText []byte) error {
    	// get pem.Block
    	block,err := util.GetKey(pubFilePath)
    	if err != nil{
    		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
    		return util.Error(file,line+1,err.Error())
    	}
    	// x509
    	pubInter,err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)
    	if err != nil{
    		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
    		return util.Error(file,line+1,err.Error())
    	}
    	pubKey := pubInter.(*rsa.PublicKey)
    	// hashText to verify
    	hashText := sha512.Sum512(plainText)
    	err = rsa.VerifyPKCS1v15(pubKey,crypto.SHA512,hashText[:],signText)
    	if err != nil{
    		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
    		return util.Error(file,line+1,err.Error())
    	}
    	return nil
    }

测试代码

func TestSignVerify(t *testing.T) {
    	plainText := []byte("张华考上了北京大学；李萍进了中等技术学校；我在百货公司当售货员：我们都有美好的未来")
    	signText,err := RsaSign(plainText,"./private.pem")
    	if err != nil{
    		fmt.Println(err)
    		os.Exit(0)
    	}
    	fmt.Printf("%s\n",signText)
    	err = RsaVerify(plainText,"./public.pem",signText)
    	if err != nil{
    		fmt.Println(err)
    		os.Exit(0)
    	}
    	fmt.Println("验证成功")
    	plainText = []byte("张华考上了北京大学；李萍进了中等技术学校；我在百货公司当售货员：我们都有美好的未来！")
    	err = RsaVerify(plainText,"./public.pem",signText)
    	if err != nil{
    		fmt.Println(err)
    		os.Exit(0)
    	}
    }

全部代码放到了码云上：[https://gitee.com/frankyu365/gocrypto][https_gitee.com_frankyu365_gocrypto]

## 截图 ##

![20210626205136130.PNG][]

# 参考 #

《现代密码学教程 谷利泽 杨义先等》

[Go标准库-crypto/rsa][Go_-crypto_rsa]

[Go标准库-crypto/sha512][Go_-crypto_sha512]

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[RSA]: https://blog.csdn.net/lady_killer9/article/details/118026802
[https_gitee.com_frankyu365_gocrypto]: https://gitee.com/frankyu365/gocrypto
[20210626205136130.PNG]: /images/20221005/e03a95c73690440c8143d7fd196633d3.png
[Go_-crypto_rsa]: https://studygolang.com/static/pkgdoc/pkg/crypto_rsa.htm
[Go_-crypto_sha512]: https://studygolang.com/static/pkgdoc/pkg/crypto_sha512.htm
[-]: https://blog.csdn.net/lady_killer9/article/details/106791542
[Go-Golang]: https://blog.csdn.net/lady_killer9/article/details/115491317