XML 签名：如何计算摘要值？答案

【问题标题】：XML Signature: How to calculate the digest value?XML 签名：如何计算摘要值？
【发布时间】：2017-10-20 18:50:38
【问题描述】：

我有一个这样的 XML

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<foo>
  <bar>
    <value>A</value>
  </bar>
  <bar>
    <value>B</value>
  </bar>
  <baz>
    <value>C</value>
  </baz><Signature xmlns="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#"><SignedInfo><CanonicalizationMethod Algorithm="http://www.w3.org/TR/2001/REC-xml-c14n-20010315" /><SignatureMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#rsa-sha1" /><Reference URI=""><Transforms><Transform Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#enveloped-signature" /><Transform Algorithm="http://www.w3.org/2001/10/xml-exc-c14n#" /></Transforms><DigestMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#sha1" /><DigestValue>WqpRWHxXA0YgH+p3Sxy6hRo1XIk=</DigestValue></Reference></SignedInfo><SignatureValue>EoRk/GhR4UA4D+8AzGPPkeim1dZrlSy88eF73n/T9Lpeq9IxoGRHNUA8FEwuDNJuz3IugC0n2RHQQpQajiYvhlY3XG+z742pgsdMfFE4Pddk4gF1T8CVS1rsF7bjX+FKT/c8B2/C8FNgmfkxDlB/ochtbRvuAGPQGtgJ3h/wjSg=</SignatureValue><KeyInfo><X509Data><X509Certificate>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</X509Certificate></X509Data></KeyInfo></Signature>
</foo>

引用中的摘要值（WqpRWHxXA0YgH+p3Sxy6hRo1XIk=）是如何创建的？我的意思是如何手动计算这个值？

【问题讨论】：

为什么要手动计算？这将是一个乏味且容易出错的过程。
我正在使用 .net 函数来验证签名。它返回签名无效。所以我想手动检查一下或者有没有工具可以检查签名...
我了解到您解决了“参考摘要验证失败”错误？是否有可能详细解释您实际上是如何做到的？我在使用 Metro 和 .Net WCF 应用程序无法识别摘要值的签名肥皂消息时遇到了这个问题。

标签： xml digital-signature digest xml-signature

【解决方案1】：

我在尝试找出完全相同的事情时遇到了这个问题。后来我想出了如何做到这一点，所以我想我会在这里发布答案。

需要发生的事情是：

规范化
创建摘要值，通常是 SHA1（但也可以是 SHA256 等）
base64 编码

规范化部分相当简单，因为 Java 库为我做了这些。我挣扎的是下一点，即摘要的创建，因为我犯了一个致命错误，因为我生成的 SHA1 摘要是 HEX 形式的 SHA1。 SHA1 是 160 位，所以是 20 个字节，但是如果你以十六进制输出这 160 位，你会得到 40 个字符。如果您随后对其进行 base64 编码，那么与 DigestValue 中的值相比，您会得到完全错误的值。

相反，您应该生成 SHA1 摘要并对 20 字节输出进行 base64 编码。不要尝试将 20 个字节输出到 STDOUT，因为它不太可能是可读的（这就是人们经常输出 HEX 等价物的原因，因为它是可读的）。相反，只需对 20 个字节进行 base64 编码，这就是您的 DigestValue。

【讨论】：

我也这么想，但我也得到了不同的价值。你是直接消化了 Canonicalization Bytes 还是消化了 String 字节？
什么的SHA1摘要？
@lonelyloner：删除签名节点后规范化输入 xml 的 SHA1。在我的例子中，xml 是由 .NET 创建的，所以我还必须在规范化和创建 SHA1 之前删除标签之间的 \r \n 和空格

【解决方案2】：

很简单，在控制台使用openssl：

openssl dgst -binary -sha1 文件 | openssl enc -base64

完成

【讨论】：

OP 没有将“手动”指定为“编程”。这无论如何都是一种很好的检查方式。
你知道如何获取签名值吗？
发现这非常有用。看起来也很想生成 signturevalue ，就像上面的 @dev4life 一样。

【解决方案3】：

我自己也遇到过这个问题：我在 Java 中生成 XML 签名并在 .NET 中进行验证，但验证总是失败。在我的情况下，原因是“打印 XML 到文件”函数 XMLWrite.m（是的，在 MATLAB* 中），它“漂亮地打印”了 XML，插入了它认为合适的制表符、空格和换行符。由于这些是文档的一部分，因此验证自然会失败（在 Java 中也失败了）。查看您的消息来源，这可能发生在您身上。使用 Transformer (javax.xml.transform.*) 在不更改内容的情况下正确序列化您的 DOM。

*您知道 MATLAB 也理解 Java 吗？您只需在解释器控制台中输入 Java 语句，它们就会像本地 m-code 一样执行。

【讨论】：

依赖于 XML 规范化的 XML 签名已经解决了这个问题。首先对 XML 进行规范化，然后正确处理语法差异（空格、命名空间等）。
True：但它是被规范化的 DOM，而不是它的序列化。在计算摘要之后，在序列化过程中插入额外的空白字符（到文件），并且当验证代码创建其 DOM、对其进行规范化并重新计算摘要时，它们仍然存在。空格在解析的字符数据节点中很重要。

【解决方案4】：

这是一个需要以下 jars 的 JAVA 解决方案：

commons-logging-1.2.jar
commons-codec-1.6.jar
Saxon-HE-9.4.jar
xmlsec-1.3.0.jar

本方案使用http://www.w3.org/2001/10/xml-exc-c14n#作为规范化算法，使用SHA256作为哈希算法和base64编码。

注意：document 将 XML 文档表示为 JAVA 中的 DOM 对象。

代码示例：

        // create the transformer in order to transform the document from
        // DOM Source as a JAVA document class, into a character stream (StreamResult) of
        // type String writer, in order to be converted to a string later on
        TransformerFactory tf = new net.sf.saxon.TransformerFactoryImpl();
        Transformer transformer = tf.newTransformer();
        transformer.setOutputProperty(OutputKeys.OMIT_XML_DECLARATION, "yes");
        transformer.setOutputProperty(OutputKeys.METHOD, "xml");
        transformer.setOutputProperty(OutputKeys.ENCODING, "UTF-8");

        // create the string writer and transform the document to a character stream
        StringWriter sw = new StringWriter();
        transformer.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(sw));

        String documentAsString = sw.toString();

        // initialize the XML security object, which is necessary to run the apache canonicalization
        com.sun.org.apache.xml.internal.security.Init.init();

        // canonicalize the document to a byte array and convert it to string
        Canonicalizer canon = Canonicalizer.getInstance(Canonicalizer.ALGO_ID_C14N_EXCL_OMIT_COMMENTS);
        byte canonXmlBytes[] = canon.canonicalize(documentAsString.getBytes());
        String canonXmlString = new String(canonXmlBytes);

        // get instance of the message digest based on the SHA-256 hashing algorithm
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");

        // call the digest method passing the byte stream on the text, this directly updates the message
        // being digested and perform the hashing
        byte[] hash = digest.digest(canonXmlString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

        // encode the endresult byte hash
        byte[] encodedBytes = Base64.encodeBase64(hash);

        return new String(encodedBytes);

【讨论】：