Java的BouncyCastle并不总是验证OpenSSL ECDSA签名。

Question

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的消息(只有大约1/5得到验证)。有趣的是，https://kjur.github.io/jsrsasign/sample/sample-ecdsa.html没有证实其中任何一个:

曲线名称：secp256k1签名算法：SHA256with ECDSA

私钥

431313701ec60d303fa7d027d5f1579eaa57f0e870b23e3a25876e61bed2caa3

密钥

035bcefc4a6ca257e394e82c20027db2af368474afb8917273713644f11a7cecb3

失败:

text to sign=
    pcax2727gRo8M6vf9Vjhr1JDrQ3rdPYu6xx81000pcax273z8kaV5Ugsiqz3tvWGo8Gg6sch6V4912341535867163229

signature=
    3044022061dff8e39f9324b0794ec2c58abda971898f694ca980baf3c2a4045a9048b441022054a2fb8ef3d383fd7eeb31425dba440e2fd2053778d4ab3725046385c7845cff0000

成功：

text to sign=
    pcax2727gRo8M6vf9Vjhr1JDrQ3rdPYu6xx81000pcax273z8kaV5Ugsiqz3tvWGo8Gg6sch6V4912341535867122614

signature=
    3046022100f200d0fb9e86a16bd46ee2dd11f1840a436d0a5c6823001a516e975a44906fcf022100d062a60611fc0f21d81fa3140741c8b6e650fff33d2c48aef69a3a40d7c7b3ca

爪哇

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;
}

Answer 1

接近 ECDSA 签名长度以及如何为 java 指定签名长度.security.Signature sign 方法（以及更多链接）

ASN.1 DER 编码对于除某些非常有限的数据之外的所有数据都是可变大小的，特别是对于 ECDSA（或 DSA）签名。ECDSA_size返回给定密钥可能的最大长度，但每个实际签名可以是该长度或更短，具体取决于签名中值 r 和 s 的二进制表示形式，出于您的目的，这些值基本上可以被视为随机数。

在实际签名短于ECDSA_size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；请注意“失败”示例末尾的两个字节为零（0000在十六进制中）？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，它实际上可以正常工作，但从BouncyCastle 1.54开始对我来说失败了——有一个相当明确的例外，java.security.SignatureException：错误解码签名字节。-SunEC从8u121开始，原因或异常类似于java.security.SignatureException：签名编码无效。

在对“松懈”编码（包括比特币中的secp256k1签名）进行一些成功的攻击之后，许多实现最近使DER解码更加严格 - 请参阅 https://bitcoin.stackexchange.com/questions/51706/what-can-be-changed-in-signed-bitcoin-transaction 和 https://en.bitcoin.it/wiki/Transaction_malleability。这在Oracle Java 8u121发行说明项目“添加到DER编码解析代码的更多检查”中提到过，尽管我没有看到Bouncy的类似内容。

由于secp256k1是Certicom/ X9“素数”（Fp）曲线组，其辅助因子为1，其阶数非常接近底层字段大小，而底层字段大小又非常接近256位，这是8的倍数，因此该组中的签名将DER编码到最大长度（和工作）几乎正好是1/4（25%）的时间;其余时间它们会失败。

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（any）i2d*例程输出，以确定编码的长度，并使用该长度。如果由于某种原因无法处理可变长度，您可以传输整个缓冲区，但在传递给BouncyCastle（或SunEC）之前将其截断，方法是使用2签名[1]作为有效长度——但如果您更改为大于约480位的曲线则不行；除此之外，它是不同的，也更复杂。