【问题标题】:Java's BouncyCastle doesn't always verify OpenSSL ECDSA signatureJava 的 BouncyCastle 并不总是验证 OpenSSL ECDSA 签名
【发布时间】:2018-09-02 06:24:20
【问题描述】:

我使用 OpenSSL(在 C++ 中)对文本进行签名,但是我的 Java 程序并不总是验证签名消息(只有 5 个中的 1 个得到验证)。有趣的是https://kjur.github.io/jsrsasign/sample/sample-ecdsa.html 没有验证任何一个:

曲线名称:secp256k1 签名算法:SHA256withECDSA

私钥

431313701ec60d303fa7d027d5f1579eaa57f0e870b23e3a25876e61bed2caa3

公钥

035bcefc4a6ca257e394e82c20027db2af368474afb8917273713644f11a7cecb3

失败

text to sign=
    pcax2727gRo8M6vf9Vjhr1JDrQ3rdPYu6xx81000pcax273z8kaV5Ugsiqz3tvWGo8Gg6sch6V4912341535867163229

signature=
    3044022061dff8e39f9324b0794ec2c58abda971898f694ca980baf3c2a4045a9048b441022054a2fb8ef3d383fd7eeb31425dba440e2fd2053778d4ab3725046385c7845cff0000

成功

text to sign=
    pcax2727gRo8M6vf9Vjhr1JDrQ3rdPYu6xx81000pcax273z8kaV5Ugsiqz3tvWGo8Gg6sch6V4912341535867122614

signature=
    3046022100f200d0fb9e86a16bd46ee2dd11f1840a436d0a5c6823001a516e975a44906fcf022100d062a60611fc0f21d81fa3140741c8b6e650fff33d2c48aef69a3a40d7c7b3ca

Java

private static final String SHA256WITH_ECDSA = "SHA256withECDSA";

public static boolean isValidSignature(PublicKey pub, byte[] dataToVerify, byte[] signature) {

    try {

        Signature sign = Signature.getInstance(SHA256WITH_ECDSA, BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME);

        sign.initVerify(pub);

        sign.update(dataToVerify);

        return sign.verify(signature);

    } catch (Exception e) {
        log.error("Error: " + e.getMessage());
    }

    return false;

}

C++

std::vector<unsigned char> utils::crypto::sign(std::string& private_key_58, std::string& message) {

    auto priv_bytes = utils::base58::decode_base(private_key_58);

    auto digest = utils::crypto::sha256(message);

    auto key = utils::crypto::ec_new_keypair(priv_bytes);

    auto signature = ECDSA_do_sign(digest.data(), digest.size(), key);

    auto der_len = ECDSA_size(key);
    auto der = (uint8_t*) calloc(der_len, sizeof(uint8_t));
    auto der_copy = der;
    i2d_ECDSA_SIG(signature, &der_copy);

    std::vector<unsigned char> s (der, der+der_len);

    return s;

}

std::vector<unsigned char> utils::crypto::sha256(std::string& str) {

    unsigned char hash[SHA256_DIGEST_LENGTH];
    SHA256_CTX sha256;
    SHA256_Init(&sha256);
    SHA256_Update(&sha256, str.c_str(), str.size());
    SHA256_Final(hash, &sha256);

    std::vector<unsigned char> data(hash, hash + SHA256_DIGEST_LENGTH);

    return data;

}

EC_KEY *utils::crypto::ec_new_keypair(std::vector<unsigned char>& priv_bytes) {

    EC_KEY *key = nullptr;
    BIGNUM *priv = nullptr;
    BN_CTX *ctx = nullptr;
    const EC_GROUP *group = nullptr;
    EC_POINT *pub = nullptr;

    key = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);

    if (!key) {
        std::cerr << "Can't generate curve secp256k1\n";
        std::abort();
    }

    priv = BN_new();
    BN_bin2bn(priv_bytes.data(), 32, priv);
    EC_KEY_set_private_key(key, priv);

    ctx = BN_CTX_new();
    BN_CTX_start(ctx);

    group = EC_KEY_get0_group(key);
    pub = EC_POINT_new(group);
    EC_POINT_mul(group, pub, priv, NULL, NULL, ctx);
    EC_KEY_set_public_key(key, pub);

    EC_POINT_free(pub);
    BN_CTX_end(ctx);
    BN_CTX_free(ctx);
    BN_clear_free(priv);

    return key;
}

【问题讨论】:

    标签: java openssl bouncycastle ecdsa


    【解决方案1】:

    Neardupes ECDSA signature lengthhow to specify signature length for java.security.Signature sign method(以及更多链接)

    ASN.1 DER 编码是可变大小的,对于除某些非常有限的数据之外的所有数据,尤其是对于 ECDSA(或 DSA)签名。 ECDSA_size 返回给定密钥可能的 最大 长度,但每个实际签名可能是该长度或更短,具体取决于签名中值 r 和 s 的二进制表示,这对于您目的本质上可以视为随机数。

    在实际签名比ECDSA_size 短的情况下,您仍然对整个缓冲区进行编码并将其传递给您的Java;注意“失败”示例末尾的两个零字节(十六进制的0000)? DER 解码器可以忽略尾随垃圾,当我在较旧的 BouncyCastle 和 SunEC 提供程序上测试这种情况时,它实际上工作正常,但从 BouncyCastle 1.54 开始对我来说失败了——有一个相当明显的例外, java.security.SignatureException: error decoding signature bytes. -- 和 SunEC 从 8u121 开始,原因或异常类似于java.security.SignatureException: Invalid encoding for signature

    在成功攻击“松散”编码(包括比特币中的 secp256k1 签名)后,最近许多实现都使 DER 解码更加严格——请参阅https://bitcoin.stackexchange.com/questions/51706/what-can-be-changed-in-signed-bitcoin-transactionhttps://en.bitcoin.it/wiki/Transaction_malleability。这在the Oracle Java 8u121 release notes 项目“更多检查添加到 DER 编码解析代码”中提到,尽管我没有看到 Bouncy 有任何类似的东西。

    由于 secp256k1 是 Certicom/X9 'prime' (Fp) 曲线组,其辅因子为 1,其阶非常接近底层字段大小,后者又非常接近 256 位,即 8 的倍数,因此,该组中的签名将 DER 编码到最大长度(和工作),几乎恰好是 1/4 (25%) 的时间;其余时间他们将失败。

    官方和最好的解决方案是使用指针中的更新值,这里是der_copy,由(任何)i2d* 例程输出,以确定编码的长度,并使用该长度。如果由于某种原因您无法处理可变长度,您可以传输整个缓冲区,然后在传递给 BouncyCastle(或 SunEC)之前将其截断,使用 2+signature[1] 作为有效长度 - 但如果您更改为更大的曲线,则不会超过约 480 位;除此之外,它是不同的,更复杂。

    【讨论】:

    • 哇,欣赏!
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