如何从摘要生成 PKCS#7 签名？

Question

我想使用 pdf 摘要签署 pdf。我使用下面的代码创建了哈希，

byte[] buffer = new byte[1024];
int numOfBytesRead =0;
MessageDigest md = null;
md = MessageDigest.getInstance("SHA256","BC");
while((numOfBytesRead = content.read(buffer)) != -1 ){
     md.update(buffer, 0, numOfBytesRead);
}
byte[] digest = md.digest();

最后，我需要将此签名附加到我的 pdf 文件中。我找到了一种解决方案Create pkcs7 signature from file digest，但链接中使用的算法是 SHA256withRSA。我的私钥是使用 EC 算法生成的，我需要使用 SHA256withECDSA。是否可以使用 SHA256withECDSA 对哈希进行签名并将签名附加到pdf 使用 PDFBox ExternalSigning 接口。

Answer 1

在几种情况下，即使签名者的证书显然是有效的，Adobe 也会将其称为无效；特别是在手头的情况下：

• 密钥用法或扩展密钥用法值不合适
• PAdES 签名缺少 ESS 签名证书 v2 属性

密钥使用或扩展密钥使用值不合适

这是基于 OP 首次发布为 an answer

的信息

我尝试了下面的代码，但 pdf 仍然显示签名无效。你能检查一下代码吗，

[...]

我已附上 pdf 文件。 Pdf file created

确实，Adobe Reader 说签名无效，但仔细看：

它说“自从应用了这个签名后，文档没有被修改过”——这意味着签名在数学上是正确的！

问题是“签名者的证书无效”，在挖掘签名属性对话框时可以看到原因：

因此，问题在于您的签名者证书无法使用。

这是由于突出显示的属性，而密钥用法数字签名没问题，“扩展密钥用法”1.3.6.1.5.5.8.2.2 ( IPSEC 保护的 OID）不是！

根据 Adob​​e Digital Signatures Guide for IT，Adobe Acrobat 仅接受

• 以下一个或多个密钥使用值（如果有）

  • 不可否认
  • signTransaction（仅限 11.0.09）
  • digitalSignature（11.0.10 及更高版本）

• 以及以下一项或多项扩展密钥使用值（如果有）

  • 电子邮件保护
  • 代码签名
  • 任何ExtendedKeyUsage
  • 1.2.840.113583.1.1.5（Adobe Authentic Documents Trust）

由于其IPSEC 保护扩展了密钥使用价值，因此，您的证书对于签署 PDF 文档无效。

这可能只是传统 ISO 32000-1 签名中的问题，可能不在 PAdES 签名中。

PAdES 签名缺少 ESS 签名证书 v2 属性

这是基于 OP 首次发布为 an answer

的信息

我创建了 2 个 pdf 文件，使用 pdf 内容的摘要和以下代码对 PDFA 进行签名，

[...]

PDFA

PDFB 是使用相同的私钥和证书创建的，但我没有使用摘要，而是直接使用 pdf 文档内容，这给了我有效的签名 pdf，PDFB 代码如下，

[...]

PDFB

我认为 PDFA 的签名部分缺少一些我无法弄清楚的东西。

这里的主要区别不是您是自己显式计算哈希还是允许隐式计算，主要区别在于 PDFB 中的签名包含 ESS 签名证书 v2 属性，而 PDFA 中没有。这个属性是在

之间生成的

//PAdES - PDF Advanced Electronic Signature

和

//PAdES-end

正如 cmets 已经暗示的那样，这仅对 PAdES 签名是必需的，而不是旧版 ISO 32000-1 签名。 The answer the OP took his original code from 指的是在 OP 创建 PAdES 签名时创建旧版 ISO 32000-1 签名（因此可以正常工作）。

PAdES 规范 ETSI EN 319 142-1 要求存在 ESS 签名证书属性：

e) 生成器应根据 ETSI EN 319 122-1 使用签名证书或签名证书 v2 属性，具体取决于散列函数。

（ETSI EN 319 142-1，第 6.3 节 PAdES 基线签名）

它引用了 CAdES 规范 ETSI EN 319 122-1，而后者又要求

h) SPO 要求：ESS signing-certificate。如果使用 SHA-1 哈希算法，则应使用 ESS signing-certificate 属性。

i) SPO 要求：ESS signing-certificate-v2。当使用除 SHA-1 之外的其他哈希算法时，应使用 ESSsigning-certificate-v2 属性。

（ETSI EN 319 122-1，第 6.3 节对组件和服务的要求）

Answer 2

我尝试了下面的代码，但 pdf 仍然显示签名无效。你能检查一下代码吗，

System.out.println("Hash Signing started");
    List<Certificate> certList = getFormatCertificate(strCertificate);
    PrivateKey privateKey;
    CMSSignedData s = null;
    Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
    byte[] signature = null;
    try {
        privateKey = loadPrivateKey(strPrivatekey);
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int numOfBytesRead =0;
        MessageDigest md = null;
        md = MessageDigest.getInstance("SHA256","BC");
        while((numOfBytesRead = content.read(buffer)) != -1 ){
            md.update(buffer, 0, numOfBytesRead);
        }
        byte[] digest = md.digest();

        // Separate signature container creation step
        JcaCertStore certs = new JcaCertStore(certList);

        CMSSignedDataGenerator gen = new CMSSignedDataGenerator();

        Attribute attr = new Attribute(CMSAttributes.messageDigest,
                new DERSet(new DEROctetString(digest)));

        ASN1EncodableVector v = new ASN1EncodableVector();

        v.add(attr);

        SignerInfoGeneratorBuilder builder = new SignerInfoGeneratorBuilder(new BcDigestCalculatorProvider())
                .setSignedAttributeGenerator(new DefaultSignedAttributeTableGenerator(new AttributeTable(v)));

        //AlgorithmIdentifier sha256withECDSA = new DefaultSignatureAlgorithmIdentifierFinder().find(signerAlgorithm);

        CertificateFactory certFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
        InputStream in = new ByteArrayInputStream(certList.get(certList.size()-1).getEncoded());
        X509Certificate cert = (X509Certificate) certFactory.generateCertificate(in);

        gen.addSignerInfoGenerator(builder.build(
                new JcaContentSignerBuilder(signerAlgorithm).build(privateKey),
                new JcaX509CertificateHolder(cert)));
        //DErse
//      gen.addSignerInfoGenerator(builder.build(
//              new JcaContentSignerBuilder(sha256withRSA,
//                      new DefaultDigestAlgorithmIdentifierFinder().find(sha256withRSA))
//                              .build(PrivateKeyFactory.createKey(privateKey.getEncoded())),
//              new JcaX509CertificateHolder(cert)));

        gen.addCertificates(certs);

        s = gen.generate(new CMSAbsentContent(), false);
        System.out.println("Hash sign completed");
        signature = s.getEncoded();// ConstructEcdsaSigValue(s.getEncoded());
    } catch (GeneralSecurityException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
        System.out.println("GeneralSecurityException ::"+e.toString());
    } catch (OperatorCreationException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
        System.out.println("OperatorCreationException ::"+e.toString());
    } catch (IOException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
        System.out.println("IOException ::"+e.toString());
    } catch (CMSException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
        System.out.println("CMSException ::"+e.toString());
    }finally{
        return signature;
    }

我已附上 pdf 文件。 Pdf file created

@Mkl/Tilman : 我创建了 2 个 pdf 文件，PDFA 使用 pdf 内容的摘要和以下代码进行签名，

System.out.println("Hash Signing started");
    List<Certificate> certList = getFormatCertificate(strCertificate);
    PrivateKey privateKey;
    CMSSignedData s = null;
    Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
    byte[] signature = null;
    try {
        privateKey = loadPrivateKey(strPrivatekey);

        /*byte[] buffer = new byte[1024];
        int numOfBytesRead =0;
        MessageDigest md = null;
        //md = MessageDigest.getInstance("SHA256","BC");
        md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        while((numOfBytesRead = content.read(buffer)) != -1 ){
            md.update(buffer, 0, numOfBytesRead);
        }
        byte[] digest = md.digest();*/
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA256", "BC");
        byte[] digest = md.digest(IOUtils.toByteArray(content));

        // Separate signature container creation step
        JcaCertStore certs = new JcaCertStore(certList);

        CMSSignedDataGenerator gen = new CMSSignedDataGenerator();

        Attribute attr = new Attribute(CMSAttributes.messageDigest,
                new DERSet(new DEROctetString(digest)));

        ASN1EncodableVector v = new ASN1EncodableVector();

        v.add(attr);

        SignerInfoGeneratorBuilder builder = new SignerInfoGeneratorBuilder(new BcDigestCalculatorProvider())
                .setSignedAttributeGenerator(new DefaultSignedAttributeTableGenerator(new AttributeTable(v)));

        //AlgorithmIdentifier sha256withECDSA = new DefaultSignatureAlgorithmIdentifierFinder().find(signerAlgorithm);

        CertificateFactory certFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
        InputStream in = new ByteArrayInputStream(certList.get(certList.size()-1).getEncoded());
        X509Certificate cert = (X509Certificate) certFactory.generateCertificate(in);

        gen.addSignerInfoGenerator(builder.build(
                new JcaContentSignerBuilder(signerAlgorithm).build(privateKey),
                new JcaX509CertificateHolder(cert)));
        //DErse
//      gen.addSignerInfoGenerator(builder.build(
//              new JcaContentSignerBuilder(sha256withRSA,
//                      new DefaultDigestAlgorithmIdentifierFinder().find(sha256withRSA))
//                              .build(PrivateKeyFactory.createKey(privateKey.getEncoded())),
//              new JcaX509CertificateHolder(cert)));

        gen.addCertificates(certs);

        s = gen.generate(new CMSAbsentContent(), false);
        System.out.println("Hash sign completed");
        signature = s.getEncoded();// ConstructEcdsaSigValue(s.getEncoded());
    } catch (GeneralSecurityException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
        System.out.println("GeneralSecurityException ::"+e.toString());
    } catch (OperatorCreationException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
        System.out.println("OperatorCreationException ::"+e.toString());
    } catch (IOException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
        System.out.println("IOException ::"+e.toString());
    } catch (CMSException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
        System.out.println("CMSException ::"+e.toString());
    }finally{
        return signature;
    }

PDFA

PDFB 是使用相同的私钥和证书创建的，但我没有使用摘要，而是直接使用 pdf 文档内容，这给了我有效的签名 pdf，PDFB 代码如下，

SignatureInterface signatureInterface = new SignatureInterface() {
                    @SuppressWarnings("rawtypes")
                    @Override
                    public byte[] sign(InputStream content) throws IOException {
                        try {
                            byte[] certificateByte = null;

                            Store certs = new JcaCertStore(certificates);

                            //PAdES - PDF Advanced Electronic Signature
                            //ESS - Enhanced Security Services
                            //ASN1 - Abstract Syntax Notation One-standard interface description language for defining data structures that can be serialized and deserialized in a cross-platform way
                            // Generating certificate hash
                            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
                            md.update(certificates.get(certificates.size()-1).getEncoded());
                            byte[] certHash = md.digest();
                            // Generating certificate hash ends
                            System.out.println("Cert hash generated");
                            //ESSCertIDv2 identifies the certificate from the hash
                            ESSCertIDv2 essCert1 =
                                    new ESSCertIDv2(new AlgorithmIdentifier(NISTObjectIdentifiers.id_sha256), certHash);
                            ESSCertIDv2[] essCert1Arr =
                                    {
                                            essCert1
                                    };
                            SigningCertificateV2 scv2 = new SigningCertificateV2(essCert1Arr);
                            Attribute certHAttribute =
                                    new Attribute(PKCSObjectIdentifiers.id_aa_signingCertificateV2, new DERSet(scv2));
                            ASN1EncodableVector v = new ASN1EncodableVector();
                            v.add(certHAttribute);

                            AttributeTable at = new AttributeTable(v);

                            //Create a standard attribute table from the passed in parameters - certhash
                            CMSAttributeTableGenerator attrGen = new DefaultSignedAttributeTableGenerator(at){
                                protected Hashtable createStandardAttributeTable(Map parameters)
                                {
                                    Hashtable result = super.createStandardAttributeTable(parameters);
                                    result.remove(CMSAttributes.signingTime);
                                    return result;
                                }
                            };
                            //PAdES-end
                            System.out.println("CMSAttributeTableGenerator generated");
                            SignerInfoGeneratorBuilder genBuild =
                                    new SignerInfoGeneratorBuilder(new BcDigestCalculatorProvider());
                            genBuild.setSignedAttributeGenerator(attrGen);
                            //Get single certificate
                            org.spongycastle.asn1.x509.Certificate certas1 = org.spongycastle.asn1.x509.Certificate.getInstance(ASN1Primitive.fromByteArray(certificates.get(certificates.size()-1).getEncoded()));
                            // ContentSigner interface creates SHA256withECDSA signer using PvtKey
                            ContentSigner sha1Signer = new JcaContentSignerBuilder(signerAlgorithm).build(privateKey);
                            //Creates SignerInfoGenerator using X.509 cert and ContentSigner
                            SignerInfoGenerator sifGen = genBuild.build(sha1Signer, new X509CertificateHolder(certas1));

                            // CMSSignedDataGenerator generates a pkcs7-signature message 
                            CMSSignedDataGenerator gen = new CMSSignedDataGenerator();

                            gen.addCertificates(certs);
                            gen.addSignerInfoGenerator(sifGen);
                            //Creates CMS message from PDF
                            CMSProcessableInputStream msg = new CMSProcessableInputStream(content);
                            //Generate a CMS Signed Data object which can be carrying a detached CMS signature
                            //msg - content to be signed
                            CMSSignedData signedData = gen.generate(msg, false);
                            System.out.println("CMSSignedData is done");
                            return signedData.getEncoded();
                        } catch (GeneralSecurityException e) {
                            throw new IOException(e);
                        } catch (CMSException e) {
                            throw new IOException(e);
                        } catch (OperatorCreationException e) {
                            throw new IOException(e);
                        }
                }

            };
            System.out.println("CMSSignedData is done2");
            PDDocument pdDocument =  PDDocument.load(inputfile);

            System.out.println("pdDocument loaded");
            pdDocument.addSignature(signature, signatureInterface);

PDFB

我认为 PDFA 的签名部分缺少一些我无法弄清楚的东西。