RSA簽名的PSS模式

2021-09-12 16:42:40 字數 3026 閱讀 6681

本文由雲+社群發表
pss (probabilistic signature scheme)私鑰簽名流程的一種填充模式。目前主流的rsa簽名包括rsa-pss和rsa-pkcs#1 v1.5。相對應pkcs（public key cryptography standards）是一種能夠自我從簽名，而pss無法從簽名中恢恢復原來的簽名。openssl-1.1.x以後預設使用更安全的pss的rsa簽名模式。

rsa演算法比較慢，一般用於非對稱加密的private key簽名和public key驗證。因rsa演算法沒有加入亂數，當出現重複性的原始資料，攻擊者會通過相同加密密文而猜測出原文，因此匯入padding的機制來加強安全性。

tls流程中的金鑰材料若不進行填充而直接加密，那麼顯然相同的key，會得到相同的密文。這種在語義上來說，是不安全的。以下例子說明了無填充模式的安全漏洞。

加密方加密m：c = m^e mod n，傳輸c

解密方解密c：m = c^d mod n，還原m

由於c在網路上傳輸，如果網路上有人對其進行c' = c*k^e mod n，這樣的替換

那麼解密方將得到的結果是

(c*k^e)^d mod n

= （c^d mod n）* （k^ed mod n）

= m*k

即中間人有辦法控制m。

使用pss模式的rsa簽名流程如下：

相比較pkcs#1 v1.5的padding簡單許多：

pss的一些概念：

這節例子中所涉及到的檔案說明：

/tmp/wildcard_domain.sports.qq.com.v2.key：私鑰

/tmp/pub: 公鑰

/tmp/data: 明文

/tmp/endata: 密文

/tmp/sign: 簽名

/tmp/de_sign: 解簽名

openssl rsa -in /usr/local/services/ssl_agent/ca/wildcard_domain.sports.qq.com.v2.key -pubout -out /tmp/pub
echo -n "1234567890" > /tmp/data

openssl rsautl -pubin -inkey /tmp/data -in /tmp/data -encrypt -out /tmp/endata
openssl rsautl -inkey /tmp/wildcard_domain.sports.qq.com.v2.key -in /tmp/en_data -decrypt
簽名過程包括hash和加密。hash函式一般使用sha1。這樣輸入明文，直接生成sign簽名。

如果是私鑰簽名所做的事就是先hash再加密，選擇一種hash演算法把原始訊息計算後成asn1格式，再把這個資料用private key加密後送出，資料本身不加密，這種方式主要是用來驗證資料**是否可信任的，送出時把原始資料和簽名一起送出。

openssl sha1 -sign /tmp/wildcard_domain.sports.qq.com.v2.key  /tmp/data > /tmp/data/sign/tmp/data/sign
openssl rsautl -pubin -inkey /tmp/pub -in sign -verify -out /tmp/de_sign
用public key解開簽名，並且保留padding

openssl rsautl -pubin -inkey /tmp/pub -in /tmp/sign -encrypt -raw -hexdump
使用解開asn1解開簽名，或者簽名後用asn1工具解析

openssl rsautl -pubin -inkey /tmp/pub -in /tmp/sign -verify -asn1parse
或者：

openssl asn1parse -inform der -in /tmp/de_sign
和本地sha1對比

openssl sha1 /tmp/data
如果兩者hash結果是一樣，那麼確定簽名送過來是正確的。

openssl rsautl --help，可以看到支援的padding模式有，在rsautl加上以下選項可以重複做2.2~2.3的實驗。

-ssl                     use ssl v2 padding


-raw                     use no padding


-pkcs                    use pkcs#1 v1.5 padding (default)


-oaep                    use pkcs#1 oaep
pss是rsa的填充模式中的一種。

完整的rsa的填充模式包括：

rsa_sslv23_padding（sslv23填充）


rsa_no_padding（不填充）


rsa_pkcs1_oaep_padding （rsaes-oaep填充，強制使用sha1，加密使用）


rsa_x931_padding（x9.31填充，簽名使用）


rsa_pkcs1_pss_padding（rsassa-pss填充，簽名使用）


rsa_pkcs1_padding（rsaes-pkcs1-v1_5/rsassa-pkcs1-v1_5填充，簽名可使用）
其中主流的填充模式是pkcs1和pss模式。

pss的優缺點如下：

RSA簽名的PSS模式

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