数字签名：加密哈希与签名哈希？

Question

我正在尝试实现 SHA256-RSA 数字签名，但我对 C# 中的术语和实现感到困惑。

AFAIK，“签署文件”是生成文件的哈希，然后加密该哈希。我也听说过“签署哈希”这个短语。这是同一件事吗？或者这是散列一个散列然后加密散列'？

这是有问题的代码：

public void SignatureTest(byte[] data, X509Certificate2 cert)
{
    var sha256 = new SHA256CryptoServiceProvider();
    var rsa = (RSACryptoServiceProvider)cert.PrivateKey;

    var hashOfData = sha256.ComputeHash(data);

    var encryptedHash = rsa.Encrypt(hashOfData, false);
    var encryptedHashOAEP = rsa.Encrypt(hashOfData, true);            
    var signedHash = rsa.SignHash(hashOfData, "SHA256");

    //Shouldn't one of these be true?
    var false1 = CompareAsBase64Str(encryptedHash, signedHash);
    var false2 = CompareAsBase64Str(encryptedHashOAEP, signedHash);

    //This is the one that actually matches
    var true1 = CompareAsBase64Str(signedHash, rsa.SignData(data, sha256));
}

public bool CompareAsBase64Str(byte[] b1, byte[] b2)
{
    return (Convert.ToBase64String(b1) == Convert.ToBase64String(b2));
}

这是 MSDN 在 RSACryptoServiceProvider 上所说的：

SignHash() 计算指定哈希值的签名通过使用私钥加密。

Encrypt() 使用 RSA 算法加密数据。

SignHash(hash) 和 Encrypt(hash) 应该一样吗？

Answer 1

您需要将关注点分开，这将有助于您理解术语。

可以任意组合使用hashed 和/或encrypted 任意数据块。 Hash 意思是：使用密码算法生成一个不可逆（即仅仅通过知道算法和哈希就无法重构原始数据）且一致（即给定相同的数据和算法，其值产生的哈希值始终相同）。

Encrypt 表示：使用加密算法用给定的密钥（密钥可以是对称的或非对称的）对数据（全部或成块）进行加密。

Sign 表示：Hash 数据和Encrypt 具有给定键的哈希。然后，给定一对（对于非对称）或相同（对于对称）密钥，消费者可以验证：

1. 哈希匹配，这意味着数据在传输过程中没有改变
2. 哈希确实来自至少具有配对密钥（对于非对称）或相同密钥（对于对称）的源

Answer 2

The answer given by zaitsman 很好地解释了与您的问题相关的主题，我认为应该是公认的答案，但只是为了帮助将其与您的具体问题联系起来，即为什么加密哈希不会给您相同的结果作为签名哈希（代码中的rsa.SignHash(hashOfData, "SHA256")）：

对哈希进行签名并不只是加密哈希数据——它还加密用于生成哈希的哈希算法的名称（或某些标识符）。没有它，接收者将不知道在计算自己的哈希（正在发送的消息的）以与他们刚刚解密的哈希进行比较时使用什么算法，以验证消息的真实性（当然，这是整点）。

当您自己加密哈希时（使用rsa.Encrypt(hashOfData, false) 和rsa.Encrypt(hashOfData, true)），您只加密了哈希数据而不是哈希数据的组合和算法标识符（"SHA256" 在您的代码中）。换句话说，你加密了不同的数据，所以你得到了不同的（加密的）结果。

SignHash 调用的返回值匹配rsa.SignData(data, sha256) 返回的值的原因是后一种方法做同样的事情，除了它将散列和散列签名作为一个操作，因此如果您不需要它用于除签名之外的任何目的，则不必将其作为单独的步骤计算。

来自 MSDN 上的RSACryptoServiceProvider.SignData Method：

计算指定数据的哈希值并签名。

另见：Why does SignHash need to know what hash algorithm was used?