El uso de SHA1 y RSA con java.security.Signature vs MessageDigest y Cipher

Question

Estoy tratando de entender lo que el Java java.security.Signature hace clase. Si puedo calcular un mensaje de SHA1, y luego codificamos la digestión usando RSA, consigo un resultado diferente a pedir a la Firma clase para firmar lo mismo:

// 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));

Los resultados en (por ejemplo):

  

Datos de entrada: Este es el mensaje que se está firmado
  Digesto: 62b0a9ef15461c82766fb5bdaae9edbe4ac2e067
  texto cifrado: 057dc0d2f7f54acc95d3cf5cba9f944619394711003bdd12 ...
  Firma: 7177c74bbbb871cc0af92e30d2808ebae146f25d3fd8ba1622 ...

Debo tener un malentendido fundamental de lo que Firma está haciendo - he rastreado a través de él, y parece estar llamando actualización en un MessageDigest objeto, con el algoritmo SHA1 ajustado a lo que cabe esperar, a continuación, obtener el resumen, a continuación, haciendo el cifrado. Lo que está haciendo que los resultados difieren?

EDIT:

Leonidas me hizo comprobar si el esquema de firma tiene que hacer lo que yo creo que sí. Hay dos tipos de firma definida en el RFC :

• RSASSA PKCS1-v1_5
• RSASSA-PSS

El primero de estos (PKCS1) es el uno describo arriba. Se utiliza una función hash para crear un resumen y, a continuación, cifra el resultado con una clave privada.

El segundo algoritmo utiliza un valor sal azar, y es más seguro pero no determinista. La firma producida en el código anterior no cambia si la misma clave se utiliza en varias ocasiones, por lo que no creo que puede ser PSS.

EDIT:

Este es el método que estaba usando bytes2string:

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

OK, he trabajado a cabo lo que está pasando. Que estaba siendo estúpida. Leonidas es correcto, no es sólo el hash que consigue encriptada, es el identificador del algoritmo de hash concatenado con el resumen:

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

Es por eso que son diferentes.

Answer 2

Para producir los mismos resultados:

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

Em, después de entender su pregunta: ¿está seguro de que la firma-método sólo crea una SHA1 y lo cifra? GPG y otros ofrecen para comprimir / signo claro de los datos. Tal vez esto java-firma-ALG crea también una firma extraíble / acoplable.

Answer 4

Una versión ligeramente más eficiente del método bytes2String es

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();
}

Answer 5

Tomando la respuesta de @ Mike Houston como puntero, aquí es un ejemplo de código completo que hace Firma y hash y cifrado.

/**
 * @param args
 */
public static void main(String[] args)
{
    try
    {
        boolean useBouncyCastleProvider = false;

        Provider provider = null;
        if (useBouncyCastleProvider)
        {
            provider = new BouncyCastleProvider();
            Security.addProvider(provider);
        }

        String plainText = "This is a plain text!!";

        // KeyPair
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = null;
        if (null != provider)
            keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA", provider);
        else
            keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyPairGenerator.initialize(2048);

        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();

        // Signature
        Signature signatureProvider = null;
        if (null != provider)
            signatureProvider = Signature.getInstance("SHA256WithRSA", provider);
        else
            signatureProvider = Signature.getInstance("SHA256WithRSA");
        signatureProvider.initSign(keyPair.getPrivate());

        signatureProvider.update(plainText.getBytes());
        byte[] signature = signatureProvider.sign();

        System.out.println("Signature Output : ");
        System.out.println("\t" + new String(Base64.encode(signature)));

        // Message Digest
        String hashingAlgorithm = "SHA-256";
        MessageDigest messageDigestProvider = null;
        if (null != provider)
            messageDigestProvider = MessageDigest.getInstance(hashingAlgorithm, provider);
        else
            messageDigestProvider = MessageDigest.getInstance(hashingAlgorithm);
        messageDigestProvider.update(plainText.getBytes());

        byte[] hash = messageDigestProvider.digest();

        DigestAlgorithmIdentifierFinder hashAlgorithmFinder = new DefaultDigestAlgorithmIdentifierFinder();
        AlgorithmIdentifier hashingAlgorithmIdentifier = hashAlgorithmFinder.find(hashingAlgorithm);

        DigestInfo digestInfo = new DigestInfo(hashingAlgorithmIdentifier, hash);
        byte[] hashToEncrypt = digestInfo.getEncoded();

        // Crypto
        // You could also use "RSA/ECB/PKCS1Padding" for both the BC and SUN Providers.
        Cipher encCipher = null;
        if (null != provider)
            encCipher = Cipher.getInstance("RSA/NONE/PKCS1Padding", provider);
        else
            encCipher = Cipher.getInstance("RSA");
        encCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPair.getPrivate());

        byte[] encrypted = encCipher.doFinal(hashToEncrypt);

        System.out.println("Hash and Encryption Output : ");
        System.out.println("\t" + new String(Base64.encode(encrypted)));
    }
    catch (Throwable e)
    {
        e.printStackTrace();
    }
}

Puede utilizar el proveedor BouncyCastle o proveedor de Sun por defecto.

Answer 6

Tengo un problema similar, he probado la adición de código y encontré algunos resultados interesantes. Con este código agrego, puedo deducir que, dependiendo del "proveedor" de usar, la empresa puede ser diferente? (Debido a que los datos incluidos en el cifrado no siempre es igual en todos los proveedores).

Resultados de mi prueba.

Conclusión.- Firma descifrar = ??? (basura) + DigestInfo (si se conoce el valor de la "basura", las firmas digitales serán iguales)

IDE Eclipse SALIDA ...

Datos de entrada: Este es el mensaje que se firmó

Digesto: 62b0a9ef15461c82766fb5bdaae9edbe4ac2e067

DigestInfo: 3021300906052b0e03021a0500041462b0a9ef15461c82766fb5bdaae9edbe4ac2e067

Decipher Firma: 1ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff003021300906052b0e03021a0500041462b0a9ef15461c82766fb5bdaae9edbe4ac2e067

código

import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.NoSuchProviderException;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.security.SignatureException;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import org.bouncycastle.asn1.x509.DigestInfo;
import org.bouncycastle.asn1.DERObjectIdentifier;
import org.bouncycastle.asn1.x509.AlgorithmIdentifier;
public class prueba {
/**
* @param args
* @throws NoSuchProviderException 
* @throws NoSuchAlgorithmException 
* @throws InvalidKeyException 
* @throws SignatureException 
* @throws NoSuchPaddingException 
* @throws BadPaddingException 
* @throws IllegalBlockSizeException 
*///
public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchProviderException, InvalidKeyException, SignatureException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// TODO Auto-generated method stub
KeyPair keyPair = KeyPairGenerator.getInstance("RSA","BC").generateKeyPair();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
PublicKey puKey = keyPair.getPublic();
String plaintext = "This is the message being signed";
// Hacer la firma
Signature instance = Signature.getInstance("SHA1withRSA","BC");
instance.initSign(privateKey);
instance.update((plaintext).getBytes());
byte[] signature = instance.sign();
// En dos partes primero hago un Hash
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA1", "BC");
byte[] hash = digest.digest((plaintext).getBytes());
// El digest es identico a  openssl dgst -sha1 texto.txt
//MessageDigest sha1 = MessageDigest.getInstance("SHA1","BC");
//byte[] digest = sha1.digest((plaintext).getBytes());
AlgorithmIdentifier digestAlgorithm = new AlgorithmIdentifier(new
DERObjectIdentifier("1.3.14.3.2.26"), null);
// create the digest info
DigestInfo di = new DigestInfo(digestAlgorithm, hash);
byte[] digestInfo = di.getDEREncoded();
//Luego cifro el hash
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA","BC");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
byte[] cipherText = cipher.doFinal(digestInfo);
//byte[] cipherText = cipher.doFinal(digest2);
Cipher cipher2 = Cipher.getInstance("RSA","BC");
cipher2.init(Cipher.DECRYPT_MODE, puKey);
byte[] cipherText2 = cipher2.doFinal(signature);
System.out.println("Input data: " + plaintext);
System.out.println("Digest: " + bytes2String(hash));
System.out.println("Signature: " + bytes2String(signature));
System.out.println("Signature2: " + bytes2String(cipherText));
System.out.println("DigestInfo: " + bytes2String(digestInfo));
System.out.println("Signature Decipher: " + bytes2String(cipherText2));
}