android - Java(Android) 中的 RSA key 签名和验证

Question

我在理解 RSA 签名和验证的概念时遇到了一些小问题。问题是我可以创建非常好的 key 对(公钥和私钥)。

        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
        keyGen.initialize(2048, random);
        KeyPair pair = keyGen.generateKeyPair();
        myPrivateKey = pair.getPrivate();
        myPublicKey = pair.getPublic();

签字验证如下:

        //Singing with private key
        Signature s = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
        s.initSign(javaPrivateKey);

        //Verifying with public key
        Signature s = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
        s.initVerify(javaPublicKey);

当我打印 myPrivateKey 和 myPublicKey 时，我看到公钥和私钥的模数 (n) 和公共(public)指数 (e) 相同。

我已将公钥和私钥转换为 base64 和十六进制，我得到了不同的值，这完全没问题。但是，我无法使用 base64 或 hex 对消息进行签名。我只能用我从中得到的东西来签名:

         myPrivateKey = pair.getPrivate();  

我知道需要使用每个人都可以看到的公钥进行验证。当接收方验证消息时，接收方是否仅使用模数和指数？发件人需要共享公钥的哪一部分？ key 的模数和指数或 Base64 或十六进制值？

Answer 1

是的，接收器只使用模数和指数；从数学上讲，验证 RSA 签名不需要其他组件。

数学运算是使用大量数字执行的(在软件中实现 RSA 时通常使用 BigInteger 值)。要执行任何类型的计算，实现必须重新生成这些数字。这些数字如何传输与算法无关。

通常，RSA 公钥使用基于 PKCS#1 的东西进行编码，它使用 ASN.1(定义结构)和 BER/DER(定义该结构的编码)指定公钥格式。当然，不同的协议(protocol)可能使用不同的公钥编码。例如，PGP 使用完全不同的“包格式”来编码 key 。

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然而，Java 返回一个在 X.509(证书和 CRL)规范中定义的 SubjectPublicKeyInfo 结构；除了模数和指数之外，还包含一个算法标识符，以表明它 是一个 RSA 公钥。所以这个结构也可以用来分发其他类型的键值。可以通过调用 getEncoded() 来检索它在 RSAPublicKey 上实例 - 假设此实例与 Oracle 提供的实例兼容 - 它们通常是。 Android 的实现当然应该与这种结构兼容。请注意，SubjectPublicKeyInfo 结构在其内部包含 PKCS#1 公钥结构。

要反转你需要一个KeyFactory.getInstance("RSA")并使用 X509EncodedKeySpec 导出 key , 用给定的字节数组初始化。

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如果您需要文本字符串而不是二进制字符串，那么您可以转换 getEncoded() 返回的字节转换为 base 64 和十六进制。当然，在那种情况下，您需要先反转编码(即解码)结果，然后才能对字节本身进行解码。

也可以自己对模数和公共(public)指数进行编码。您可以使用 RSAPublicKey.getModulus() 检索它们和 RSAPublicKey.getPublicExponent() .将它们反转回 RSAPublicKey你可以使用 KeyFactory.getInstance("RSA")和 RSAPublicKeySpec .这样你就可以创建一个字符串 "(<modulus>, <exp>)"并用它来分发 key 。不过，通常您会希望遵守预定义的标准。

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这个答案没有涵盖的事实是，要使用公钥进行验证，您首先需要在公钥中建立信任。如果您不能信任公钥，那么您就不知道谁创建了公钥。在那种情况下，您也不能相信您的验证操作的结果；签名可能是用对手的 key 对创建的。不过，深入研究公钥基础设施 (PKI/PKIX) 对于这个答案来说有点过分了。

同样:SHA-1 不再被认为是安全的，尤其是用于签名生成/验证。您至少要使用 SHA256withRSA或者 - 稍微更高级和更安全一些 - 使用 PSS 的 RSA 方案。 2048 位对于舒适度来说太小了；如果您的方案允许，建议使用 4096 位 key 。