使用 SHA256 签名与使用 RSA-SHA256 签名之间的区别答案

【问题标题】：Difference between signing with SHA256 vs. signing with RSA-SHA256使用 SHA256 签名与使用 RSA-SHA256 签名之间的区别
【发布时间】：2023-03-10 22:04:01
【问题描述】：

我使用 node.js 玩数字签名。出于测试目的，我创建了一些 XML 数据的数字签名，首先仅使用 SHA256，然后使用 RSA-SHA256。

让我困惑的是两种签名方法都创建了完全相同的签名。两个签名是相同的。如果它们相同，那么为什么要使用两种不同的方法（SHA256 与 RSA-SHA256）？

我在下面包含代码：

var crypto = require('crypto'),
    path   = require('path'),
    fs     = require('fs'),

    pkey_path = path.normalize('private_key.pem'),
    pkey = '';

function testSignature(pkey) {
    var sign1 = crypto.createSign('RSA-SHA256'),
        sign2 = crypto.createSign('SHA256');

    fs.ReadStream('some_document.xml')
        .on('data', function (d) {
            sign1.update(d);
            sign2.update(d);
        })
        .on('end', function () {
            var s1 = sign1.sign(pkey, "base64"),
                s2 = sign2.sign(pkey, "base64");

            console.log(s1);
            console.log(s2);
        });
}

// You need to read private key into a string and pass it to crypto module.
// If the key is password protected, program execution will stop and
// a prompt will appear in console, awaiting input of password.

testSignature(fs.readFileSync(pkey_path));

上面的代码输出一些字符串，即签名，然后再次输出完全相同的字符串，这也是相同数据的签名，但使用 - 据说 - 不同的算法创建，但它与前一个相同.. .

【问题讨论】：

@jweyrich 不幸的是它不相关。

标签： node.js rsa digital-signature sha256

【解决方案1】：

仅靠 SHA256 无法创建签名。

SHA256 是一种散列算法；即创建代表任意大量数据的短指纹编号的算法。为了产生一个签名，这个指纹仍然必须以某种方式处理，以允许识别一些私人签名密钥的持有者。一种这样的处理方法是使用 rsa 密钥对的私钥加密指纹，允许其他人使用关联的公钥解密结果，从而验证私钥的保管者确实是签名者。

在您的加密 API 的上下文中，RSA 加密方案要么是未明确命名处理时的默认处理，要么是从您在 sign 调用中用作参数的私钥推导出来的处理类型 -- - 如果是 RSA 私钥，则使用 RSA；如果是 DSA 密钥，则使用 DSA； ...

【讨论】：

【解决方案2】：

您正在查看的是 PKCS#1 v1.5 签名的两倍。这是签名的确定性方案，因此它总是返回相同的结果（将此与 PSS 方案进行比较，后者是随机的，提供更好的安全性）。 RSA PKCS#1 v1.5 签名生成和 PSS 签名生成在RFC 3447（也称为 RSA v2.1 规范）中定义。

如果您使用 RSA 512 位的代码（仅用于测试，使用 2048 位或以上的密钥），那么您将得到以下结果：

私钥：

签名为 base 64（使用您的代码）：

YY6sur9gkHXH23cUbDMYjCJYqDdBK8GKp4XyRNl8H09cW8H/gKQI9Z6dkLMhNh7oPq1yABCRfTP8yRtfLVj7FA==

十六进制

618eacbabf609075c7db77146c33188c2258a837412bc18aa785f244d97c1f4f5c5bc1ff80a408f59e9d90b321361ee83ead720010917d33fcc91b5f2d58fb14

使用 RAW RSA 解密（即仅使用公共指数进行模幂运算）：

0001ffffffffffffffffffff003031300d0609608648016503040201050004202af565b95e5f4479492c520c430f07ae05d2bcff8923322e6f2ef6404d72ac64

这是一个非常清晰的 PKCS#1 签名示例，通过 FF 填充很容易识别，然后是 ASN.1 结构（以 30 开头，SEQUENCE）：

SEQUENCE (2 elem)
  SEQUENCE (2 elem)
  OBJECT IDENTIFIER 2.16.840.1.101.3.4.2.1 {joint-iso-itu-t(2) country(16) us(840) organization(1) gov(101) csor(3) nistAlgorithm(4) hashAlgs(2) sha256(1)}
    NULL
  OCTET STRING(32 byte) 2AF565B95E5F4479492C520C430F07AE05D2BCFF8923322E6F2EF6404D72AC64

所以最后是哈希，在这种情况下只是 Test 123\n，因为我今天不想输入任何 XML。

$ sha256sum some_document.xml 
2af565b95e5f4479492c520c430f07ae05d2bcff8923322e6f2ef6404d72ac64  some_document.xml

$ sha256sum some_document.xml 
2af565b95e5f4479492c520c430f07ae05d2bcff8923322e6f2ef6404d72ac64  some_document.xml

【讨论】：

非常感谢这些名字！多年来，我一直在寻找这两种不同格式的 SHA256WithRSA(2048) 签名的正确名称！因此，确定性的格式称为“PKCS#1 v1.5”格式，这是 JAVA 中的 DEFAULT。第二种称为“PSS”格式。终于，我明白了！