Utilizzando SHA1 e RSA con java.security.Signature vs. MessageDigest e Cipher

Question

Sto cercando di capire quale sia la Java java.security.Signature di classe fa. Se computo un messaggio SHA1 digest, e quindi crittografare che digest utilizzando RSA, ottengo un risultato diverso a chiedere il Firma di classe a firmare la stessa cosa:

// 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));

Risultati a (per esempio):

  

Dati di ingresso: questo è il messaggio che viene firmato
  Digest: 62b0a9ef15461c82766fb5bdaae9edbe4ac2e067
  testo cifrato: 057dc0d2f7f54acc95d3cf5cba9f944619394711003bdd12 ...
  Firma: 7177c74bbbb871cc0af92e30d2808ebae146f25d3fd8ba1622 ...

Devo avere un malinteso fondamentale di ciò che Firma sta facendo - ho rintracciato attraverso di essa, e sembra essere chiamata aggiornamento su un MessageDigest oggetto, con la algoritmo SHA1 impostato su come mi sarei aspettato, quindi ottenere il digest, quindi facendo la crittografia. Che cosa sta facendo i risultati differiscono?

Modifica

Leonida mi ha fatto controllare se lo schema di firma è supposto per fare quello che penso di sì. Ci sono due tipi di firma definiti nel RFC :

• RSASSA-PKCS1-v1_5
• RSASSA-PSS

Il primo di questi (PKCS1) è quello ho descritto sopra. Esso utilizza una funzione di hash per creare un digest, e poi cifra il risultato con una chiave privata.

Il secondo algoritmo utilizza un valore salt casuale, e è più sicuro, ma non deterministica. La firma prodotta dal codice di cui sopra non cambia se la stessa chiave è utilizzata più volte, quindi non credo che possa essere PSS.

Modifica

Ecco il metodo bytes2string stavo usando:

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, ho lavorato fuori che cosa sta succedendo. Ero essere stupido. Leonida è giusto, non è solo l'hash che viene crittografato, è l'ID del algoritmo di hash concatenato con il digest:

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

È per questo che sono diversi.

Answer 2

Per produrre gli stessi risultati:

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

Ehm, dopo aver compreso la tua domanda: sei sicuro che la firma-metodo crea solo SHA1 e crittografa? GPG ed altri offrono per comprimere / segno chiaro i dati. Forse questo java-firma-ALG crea anche un staccabili / firma attaccabile.

Answer 4

Una versione leggermente più efficiente del metodo bytes2String è

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

Prendendo la risposta di @ Mike Houston come puntatore, ecco un esempio di codice completo che fa Firma e Hash e la crittografia.

/**
 * @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();
    }
}

È possibile utilizzare BouncyCastle Provider o di default Sun Provider.

Answer 6

Ho un problema simile, ho provato l'aggiunta di codice e ha trovato alcuni risultati interessanti. Con questo codice aggiungo, posso dedurre che a seconda del "provider" di utilizzare, l'impresa può essere diverso? (Perché i dati inclusi nella crittografia non è sempre uguale in tutti i fornitori).

Risultati della mia prova.

Conclusion.- Firma Decipher = ??? (spazzatura) + DigestInfo (se conosciamo il valore di "spazzatura", le firme digitali saranno uguali)

IDE Eclipse USCITA ...

Dati di ingresso: questo è il messaggio che viene firmato

Digest: 62b0a9ef15461c82766fb5bdaae9edbe4ac2e067

DigestInfo: 3021300906052b0e03021a0500041462b0a9ef15461c82766fb5bdaae9edbe4ac2e067

Firma Decipher: 1ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff003021300906052b0e03021a0500041462b0a9ef15461c82766fb5bdaae9edbe4ac2e067

codice

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));
}