使用python加密的无效签名

Question

我想验证某个有效负载的签名，给定一个公共ECDSA密钥，并且我事先知道签名是正确的。我想使用密码学python库，但问题是，我无法使验证工作并且总是得到InvalidSignature异常，即使签名应该是正确的。

这是我当前使用的代码片段。公钥是基64编码和DER格式（所以没有---开始公钥---等），签名也是基64编码的。该消息是一些字符串形式的 JSON 数据，没有空格。

import base64
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import ec
from cryptography.hazmat.primitives import serialization, hashes
from cryptography.hazmat.backends import default_backend

def cryptography_verify(signature: str, public_key: str, message: str):
    public = base64.b64decode(public_key)
    pub = serialization.load_der_public_key(public, default_backend())

    sig = base64.b64decode(signature)

    msg = bytearray(message, 'utf-8')

    return pub.verify(sig, msg, ec.ECDSA(hashes.SHA256()))

这将导致以下错误。

Traceback (most recent call last):
  File "verify.py", line 49, in <module>
    test()
  File "verify.py", line 44, in test
    print(cryptography_verify(signature, public_key, message))
  File "verify.py", line 31, in cryptography_verify
    return pub.verify(sig, msg, ec.ECDSA(hashes.SHA256()))
  File "/home/philipp/.local/lib/python3.6/site-packages/cryptography/hazmat/backends/openssl/ec.py", line 352, in verify
    _ecdsa_sig_verify(self._backend, self, signature, data)
  File "/home/philipp/.local/lib/python3.6/site-packages/cryptography/hazmat/backends/openssl/ec.py", line 101, in _ecdsa_sig_verify
    raise InvalidSignature
cryptography.exceptions.InvalidSignature

我知道签名肯定有效的原因是因为我尝试了另一个名为ecdsa的库，在那里我可以成功地验证签名。这里是那个的片段。

import hashlib
import base64
import ecdsa

def ecdsa_verify(signature: str, public_key: str, message: str):
    public = base64.b64decode(public_key)
    pub = ecdsa.VerifyingKey.from_der(public)

    sig = base64.b64decode(signature)

    msg = bytearray(message, 'utf-8')

    return pub.verify(sig, msg, hashfunc=hashlib.sha256)

这将只返回 True。我不只是使用工作解决方案的原因是，因为我最终必须使用加密库，以获得ecdsa没有提供的某些功能。另外，我不想将两个库用于同一目的。

在做了一些挖掘工作，尝试预散列没有正面结果的消息之后，我尝试打印出两个反序列化密钥的公钥字节(意味着< code>pub变量)。

# for ecdsa library
print(pub.to_string())

# for cryptography library
print(pub.public_bytes(serialization.Encoding.DER, serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo))

有趣的是，结果如下。

# for ecdsa library
b'3Le\xf0^g\xc0\x85w \n\xee\xd4\xf7\xfc\xe5`\xa8\xe1\xc7\xd39\x0fu\x8e\x1cUi\r\xf1\x1c\xc7\x96\xe3}*\xed\x1e\x07\xfe\xd2f\x01u\x19\x05\xef\xa795\xfc\xa6\x0bf\xac\xbaS\xf8{\xbf\x1f\xbaT\x87'

# for cryptography library
b'0Y0\x13\x06\x07*\x86H\xce=\x02\x01\x06\x08*\x86H\xce=\x03\x01\x07\x03B\x00\x043Le\xf0^g\xc0\x85w \n\xee\xd4\xf7\xfc\xe5`\xa8\xe1\xc7\xd39\x0fu\x8e\x1cUi\r\xf1\x1c\xc7\x96\xe3}*\xed\x1e\x07\xfe\xd2f\x01u\x19\x05\xef\xa795\xfc\xa6\x0bf\xac\xbaS\xf8{\xbf\x1f\xbaT\x87'

这意味着与ecdsa库相比，加密库在公钥前附加一些字节。为什么以及如何防止这种情况？我觉得我只是在滥用图书馆，这可以以某种方式解决，但我只是不知道如何解决。

更新1：为了进一步澄清，这里是验证方法的调用。

def test():
    file_path = "sample.json"
    with open(file_path, "r") as file:
        file_json = json.load(file)

    signature = '9CMVpSkDaKUmZFoluiURVyjJGZ3GgcY1ZopPmw8qR+TsbEH2wbh4zkZDHcNzvV8MeFVn2ln5PuLv2v/+24AMSg=='
    public_key = 'MFkwEwYHKoZIzj0CAQYIKoZIzj0DAQcDQgAEM0xl8F5nwIV3IAru1Pf85WCo4cfTOQ91jhxVaQ3xHMeW430q7R4H/tJmAXUZBe+nOTX8pgtmrLpT+Hu/H7pUhw=='
    message = json.dumps(file_json, separators=(',', ':'))

    print(ecdsa_verify(signature, public_key, message))
    print()
    print(cryptography_verify(signature, public_key, message))
    return

< code>sample.json如下所示。

{
    "_type": "Targets",
    "delegations": {
        "keys": {},
        "roles": []
    },
    "expires": "2023-01-09T11:31:27.627615676+01:00",
    "targets": {
        "v1": {
            "hashes": {
                "sha256": "E4irx6ElMoNsOoG9sAh0CbFSCPWuunqHrtz9VtY3wUU="
            },
            "length": 1994
        },
        "v2": {
            "hashes": {
                "sha256": "uKOFIodqniVQ1YLOUaHYfr3GxXDl5YXQhWC/1kb3+AQ="
            },
            "length": 1994
        }
    },
    "version": 2
}

据我所知，两种方法使用完全相同的输入，因此JSON消息中应该没有任何差异。我还对反序列化的公钥进行了十六进制编码，给你。

# for ecdsa
334c65f05e67c08577200aeed4f7fce560a8e1c7d3390f758e1c55690df11cc796e37d2aed1e07fed26601751905efa73935fca60b66acba53f87bbf1fba5487

# for cryptography
3059301306072a8648ce3d020106082a8648ce3d03010703420004334c65f05e67c08577200aeed4f7fce560a8e1c7d3390f758e1c55690df11cc796e37d2aed1e07fed26601751905efa73935fca60b66acba53f87bbf1fba5487

Answer 1

您提供的签名格式不适合 OpenSSL。OpenSSL的错误可以通过增强OpenSSL抛出错误时调用的加密方法来提取：

def _consume_errors(lib):
    errors = []
    while True:
        code = lib.ERR_get_error()
        if code == 0:
            break
        print(hex(code))  # <-- ADD THIS

        err_lib = lib.ERR_GET_LIB(code)
        err_func = lib.ERR_GET_FUNC(code)
        err_reason = lib.ERR_GET_REASON(code)

        errors.append(_OpenSSLError(code, err_lib, err_func, err_reason))
        print('ERROR: ', err_lib, err_func, err_reason)

    return errors

您将收到可以使用OpenSSL CLI翻译的错误代码d0680a8和d07803a：

$ openssl errstr d0680a8    
error:0D0680A8:asn1 encoding routines:asn1_check_tlen:wrong tag
$ openssl errstr d07803a    
error:0D07803A:asn1 encoding routines:asn1_item_embed_d2i:nested asn1 error

使用OpenSSL CLI可以实现相同的结果，完全避免使用加密库。为此，请将公钥存储在文件中：

$ cat pub.key 
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MFkwEwYHKoZIzj0CAQYIKoZIzj0DAQcDQgAEM0xl8F5nwIV3IAru1Pf85WCo4cfT
OQ91jhxVaQ3xHMeW430q7R4H/tJmAXUZBe+nOTX8pgtmrLpT+Hu/H7pUhw==
-----END PUBLIC KEY-----

将签名（base64 解码）存储在文件中：

echo -n '9CMVpSkDaKUmZFoluiURVyjJGZ3GgcY1ZopPmw8qR+TsbEH2wbh4zkZDHcNzvV8MeFVn2ln5PuLv2v/+24AMSg==' | base64 -d > sig

通过比较OpenSSL计算的摘要，验证我们得到了正确的输入:

$ echo -ne '{"_type":"Targets","delegations":{"keys":{},"roles":[]},"expires":"2023-01-09T11:31:27.627615676+01:00","targets":{"v1":{"hashes":{"sha256":"E4irx6ElMoNsOoG9sAh0CbFSCPWuunqHrtz9VtY3wUU="},"length":1994},"v2":{"hashes":{"sha256":"uKOFIodqniVQ1YLOUaHYfr3GxXDl5YXQhWC/1kb3+AQ="},"length":1994}},"version":2}' | openssl dgst -sha256
(stdin)= e46bb43c417cac7d72ba24d48a7c5d669afaa88129f5a73ac3c7da1f9a3ae409

最后试着检查签名:

$ echo -ne '{"_type":"Targets","delegations":{"keys":{},"roles":[]},"expires":"2023-01-09T11:31:27.627615676+01:00","targets":{"v1":{"hashes":{"sha256":"E4irx6ElMoNsOoG9sAh0CbFSCPWuunqHrtz9VtY3wUU="},"length":1994},"v2":{"hashes":{"sha256":"uKOFIodqniVQ1YLOUaHYfr3GxXDl5YXQhWC/1kb3+AQ="},"length":1994}},"version":2}' | openssl dgst -sha256 -verify pub.key -signature sig
Error Verifying Data
140338533991616:error:0D0680A8:asn1 encoding routines:asn1_check_tlen:wrong tag:../crypto/asn1/tasn_dec.c:1130:
140338533991616:error:0D07803A:asn1 encoding routines:asn1_item_embed_d2i:nested asn1 error:../crypto/asn1/tasn_dec.c:290:Type=ECDSA_SIG