将SHA1和RSA与java.security.Signature与MessageDigest和Cipher一起使用

Question

我试图了解Java java.security.Signature类的功能.如果我计算SHA1消息摘要,然后使用RSA加密该摘要,我得到一个不同的结果,要求Signature类签署相同的东西:

// Generate new key
KeyPair keyPair = KeyPairGenerator.getInstance("RSA").generateKeyPair();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
String plaintext = "This is the message being signed";

// Compute signature
Signature instance = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
instance.initSign(privateKey);
instance.update((plaintext).getBytes());
byte[] signature = instance.sign();

// Compute digest
MessageDigest sha1 = MessageDigest.getInstance("SHA1");
byte[] digest = sha1.digest((plaintext).getBytes());

// Encrypt digest
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
byte[] cipherText = cipher.doFinal(digest);

// Display results
System.out.println("Input data: " + plaintext);
System.out.println("Digest: " + bytes2String(digest));
System.out.println("Cipher text: " + bytes2String(cipherText));
System.out.println("Signature: " + bytes2String(signature));

结果(例如):

输入数据:这是正在签名的消息
摘要:62b0a9ef15461c82766fb5bdaae9edbe4ac2e067
密文:057dc0d2f7f54acc95d3cf5cba9f944619394711003bdd12 ...
签名:7177c74bbbb871cc0af92e30d2808ebae146f25d3fd8ba1622 ...

我必须对Signature正在做的事情有一个基本的误解- 我已经跟踪了它,它似乎是在MessageDigest对象上调用update ,算法设置为SHA1,正如我所期望的那样,然后获取摘要,然后执行加密.是什么让结果有所不同？

编辑:

Leonidas让我检查签名方案是否应该按照我的想法行事.RFC中定义了两种类型的签名:

• RSASSA-PKCS1-v1_5中
• RSASSA-PSS

第一个(PKCS1)是我上面描述的那个.它使用哈希函数创建摘要,然后使用私钥加密结果.

所述第二算法使用随机盐值,并且是更安全的,但非确定性.如果重复使用相同的密钥,上面代码生成的签名不会改变,所以我不认为它可以是PSS.

编辑:

这是bytes2string我使用的方法:

private static String bytes2String(byte[] bytes) {
    StringBuilder string = new StringBuilder();
    for (byte b : bytes) {
        String hexString = Integer.toHexString(0x00FF & b);
        string.append(hexString.length() == 1 ? "0" + hexString : hexString);
    }
    return string.toString();
}

Answer 1

好的,我已经知道发生了什么.我当时很蠢.Leonidas是对的,它不仅仅是加密的哈希,它是与摘要连接的哈希算法的ID:

  DigestInfo ::= SEQUENCE {
      digestAlgorithm AlgorithmIdentifier,
      digest OCTET STRING
  }

这就是他们与众不同的原因.

Answer 2

要产生相同的结果:

MessageDigest sha1 = MessageDigest.getInstance("SHA1", BOUNCY_CASTLE_PROVIDER);
byte[] digest = sha1.digest(content);
DERObjectIdentifier sha1oid_ = new DERObjectIdentifier("1.3.14.3.2.26");

AlgorithmIdentifier sha1aid_ = new AlgorithmIdentifier(sha1oid_, null);
DigestInfo di = new DigestInfo(sha1aid_, digest);

byte[] plainSig = di.getDEREncoded();
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding", BOUNCY_CASTLE_PROVIDER);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
byte[] signature = cipher.doFinal(plainSig);

Answer 3

bytes2String 方法的一个稍微更有效的版本是

private static final char[] hex = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};
private static String byteArray2Hex(byte[] bytes) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder(bytes.length * 2);
    for (final byte b : bytes) {
        sb.append(hex[(b & 0xF0) >> 4]);
        sb.append(hex[b & 0x0F]);
    }
    return sb.toString();
}