文章目錄
- 一、RSA簽名校驗
- 二、RSA簽名校驗開發實例
一、RSA簽名校驗
RSA簽名校驗是一種用于驗證數字簽名的過程，它確保簽名是由擁有相應私鑰的合法實體創建的。以下是RSA簽名校驗的理論知識點：
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RSA密鑰對： RSA簽名使用一對公鑰和私鑰。公鑰用于驗證簽名，私鑰用于創建簽名。
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數字簽名過程：
- 消息哈希： 對要簽名的消息進行哈希運算，通常使用SHA-256等哈希算法，以確保消息的唯一性和完整性。
- 私鑰簽名： 使用私鑰對消息的哈希值進行加密，形成數字簽名。
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數字簽名校驗過程：
- 消息哈希： 接收到簽名后，對原始消息進行相同的哈希運算，得到消息的哈希值。
- 公鑰驗證： 使用簽名者的公鑰對數字簽名進行解密，得到解密后的哈希值。
- 比較哈希值： 將解密后的哈希值與原始消息的哈希值進行比較。如果相同，則簽名驗證通過，否則失敗。
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RSA簽名驗證的數學基礎：
- RSA簽名驗證的關鍵是使用簽名者的公鑰進行解密。只有持有相應私鑰的實體才能正確地對消息進行簽名。
- RSA的安全性基于大整數分解問題的難解性。在沒有私鑰的情況下，從簽名中分解出原始哈希值的難度使得其他實體無法偽造合法的簽名。
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填充方案： 在實際應用中，為增加安全性，通常使用填充方案對消息進行填充。常見的填充方案包括PKCS#1 v1.5和OAEP。
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常見錯誤：
- 簽名長度： 確保簽名長度與RSA密鑰長度相匹配。簽名長度超過密鑰長度時可能導致驗證失敗。
- 密鑰匹配： 使用正確的公鑰進行驗證，確保公鑰和私鑰匹配。
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安全性注意事項：
- 使用足夠長的RSA密鑰長度，通常建議使用2048位或更長的密鑰。
- 定期更新密鑰對，以防止安全性降低。
理解以上理論知識有助于正確實現和使用RSA簽名，并在應用中確保數據的安全性和完整性。
二、RSA簽名校驗開發實例
下面是一個簡單的示例，演示如何使用OpenSSL庫在Linux環境下進行RSA簽名和驗證。在這個示例中，我們使用PEM格式的密鑰對進行簽名和驗證。
#include <iostream>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>// 用于讀取PEM格式的私鑰文件
RSA* readPrivateKey(const char* privateKeyFile) {FILE* file = fopen(privateKeyFile, "r");if (!file) {perror("Error opening private key file");return nullptr;}RSA* rsa = PEM_read_RSAPrivateKey(file, nullptr, nullptr, nullptr);fclose(file);if (!rsa) {ERR_print_errors_fp(stderr);}return rsa;
}// 對消息進行RSA簽名
bool signMessage(const char* message, RSA* privateKey, unsigned char* signature, unsigned int* signatureLength) {EVP_PKEY* pkey = EVP_PKEY_new();EVP_PKEY_set1_RSA(pkey, privateKey);EVP_MD_CTX* ctx = EVP_MD_CTX_new();if (!ctx) {perror("Error creating context");EVP_PKEY_free(pkey);return false;}if (EVP_DigestSignInit(ctx, nullptr, EVP_sha256(), nullptr, pkey) != 1) {perror("Error initializing sign context");EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return false;}if (EVP_DigestSignUpdate(ctx, message, strlen(message)) != 1) {perror("Error updating sign context");EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return false;}if (EVP_DigestSignFinal(ctx, signature, signatureLength) != 1) {perror("Error finalizing sign context");EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return false;}EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return true;
}// 驗證RSA簽名
bool verifySignature(const char* message, RSA* publicKey, const unsigned char* signature, unsigned int signatureLength) {EVP_PKEY* pkey = EVP_PKEY_new();EVP_PKEY_set1_RSA(pkey, publicKey);EVP_MD_CTX* ctx = EVP_MD_CTX_new();if (!ctx) {perror("Error creating context");EVP_PKEY_free(pkey);return false;}if (EVP_DigestVerifyInit(ctx, nullptr, EVP_sha256(), nullptr, pkey) != 1) {perror("Error initializing verify context");EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return false;}if (EVP_DigestVerifyUpdate(ctx, message, strlen(message)) != 1) {perror("Error updating verify context");EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return false;}int result = EVP_DigestVerifyFinal(ctx, signature, signatureLength);EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return (result == 1);
}int main() {// 讀取私鑰const char* privateKeyFile = "private_key.pem";RSA* privateKey = readPrivateKey(privateKeyFile);if (!privateKey) {std::cerr << "Error loading private key" << std::endl;return 1;}// 待簽名的消息const char* message = "Hello, RSA!";// 計算簽名unsigned char signature[2048]; // 2048是RSA密鑰長度unsigned int signatureLength;if (signMessage(message, privateKey, signature, &signatureLength)) {std::cout << "Signature created successfully" << std::endl;} else {std::cerr << "Error creating signature" << std::endl;RSA_free(privateKey);return 1;}// 讀取公鑰const char* publicKeyFile = "public_key.pem";RSA* publicKey = readPrivateKey(publicKeyFile);if (!publicKey) {std::cerr << "Error loading public key" << std::endl;RSA_free(privateKey);return 1;}// 驗證簽名if (verifySignature(message, publicKey, signature, signatureLength)) {std::cout << "Signature verified successfully" << std::endl;} else {std::cerr << "Error verifying signature" << std::endl;}// 釋放資源RSA_free(privateKey);RSA_free(publicKey);return 0;
}
確保替換 private_key.pem 和 public_key.pem 為實際的私鑰和公鑰文件。這個示例中包含了簽名和驗證兩個步驟。簽名的結果可以被驗證，以確保消息的完整性和真實性。
