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SHA256withRSAとSHA256、RSAの違い

次の2つの方法で署名を計算することの違いは何ですか？

  1. Signature.getInstance("SHA256withRSA")を使用して署名を計算します
  2. MessageDigest.getInstance("SHA-256")でSHA256を計算し、Signature.getInstance("RSA");でダイジェストを計算して署名を取得しますか？

それらが異なる場合、両方のメソッドが同じ出力を提供するようにメソッド2を変更する方法はありますか？

私は次のコードを試しました：

package mysha.mysha;
import Java.security.MessageDigest;
import Java.security.PrivateKey;
import Java.security.Security;
import Java.security.Signature;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

public class MySHA256 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //compute SHA256 first
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        String s = "1234";
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        messageDigest.update(s.getBytes());
        byte[] outputDigest = messageDigest.digest();       
        //sign SHA256 with RSA
        PrivateKey privateKey = Share.loadPk8("D:/key.pk8");
        Signature rsaSignature = Signature.getInstance("RSA");
        rsaSignature.initSign(privateKey);
        rsaSignature.update(outputDigest);
        byte[] signed = rsaSignature.sign();
        System.out.println(bytesToHex(signed));


        //compute SHA256withRSA as a single step
        Signature rsaSha256Signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        rsaSha256Signature.initSign(privateKey);
        rsaSha256Signature.update(s.getBytes());
        byte[] signed2 = rsaSha256Signature.sign();
        System.out.println(bytesToHex(signed2));
    }

    public static String bytesToHex(byte[] bytes) {
        final char[] hexArray = "0123456789ABCDEF".toCharArray();
        char[] hexChars = new char[bytes.length * 2];
        for ( int j = 0; j < bytes.length; j++ ) {
            int v = bytes[j] & 0xFF;
            hexChars[j * 2] = hexArray[v >>> 4];
            hexChars[j * 2 + 1] = hexArray[v & 0x0F];
        }
        return new String(hexChars);
    }

}

それでも、出力は同じではありません。

次は、テストキーを使用したサンプル出力です。

方法1：61427B2A2CF1902A4B15F80156AEB09D8096BA1271F89F1919C78B18D0BABA08AA043A0037934B5AE3FC0EB7702898AC5AE96517AFD93433DF540353BCCE72A470CFA4B765D5835E7EA77743F3C4A0ABB11414B0141EF7ECCD2D5285A69728D0D0709C2537D6A772418A928B0E168F81C99B538FD25BDA7496AE8E185AC46F39

方法2：BA9039B75CA8A40DC9A7AED51E174E2B3365B2D6A1CF94DF70A00D898074A51FDD9973672DDE95CBAC39EBE4F3BA529C538ED0FF9F0A3F9A8CE203F1DFFA907DC508643906AA86DA54DFF8A90B00F5F116D13A53731384C1C5C9C4E75A3E41DAF88F74D2F1BCCF818764A4AB144A081B641C1C488AC8B194EB14BC9D1928E4EA

更新1：

Mklの答えによると、コードを変更しましたが、それでも正しく実行できません。私はまだ何かを見逃していますか？

package mysha.mysha;
import Java.io.ByteArrayOutputStream;
import Java.io.IOException;
import Java.security.MessageDigest;
import Java.security.PrivateKey;
import Java.security.Security;
import Java.security.Signature;

import org.bouncycastle.asn1.DEROutputStream;
import org.bouncycastle.asn1.nist.NISTObjectIdentifiers;
import org.bouncycastle.asn1.x509.AlgorithmIdentifier;
import org.bouncycastle.asn1.x509.DigestInfo;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

public class MySHA256 { 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //compute SHA256 first
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        String s = "1234";
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        messageDigest.update(s.getBytes());
        byte[] outputDigest = messageDigest.digest();

        AlgorithmIdentifier sha256Aid = new AlgorithmIdentifier(NISTObjectIdentifiers.id_sha256, null);
        DigestInfo di = new DigestInfo(sha256Aid, outputDigest);
        //sign SHA256 with RSA
        PrivateKey privateKey = Share.loadPk8("D:/key.pk8");
        Signature rsaSignature = Signature.getInstance("RSA");
        rsaSignature.initSign(privateKey);
        rsaSignature.update(di.toASN1Primitive().getEncoded());
        byte[] signed = rsaSignature.sign();
        System.out.println("method 1: "+bytesToHex(signed));


        //compute SHA256withRSA as a single step
        Signature rsaSha256Signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        rsaSha256Signature.initSign(privateKey);
        rsaSha256Signature.update(s.getBytes());
        byte[] signed2 = rsaSha256Signature.sign();
        System.out.println("method 2: "+bytesToHex(signed2));
    }
    public static String bytesToHex(byte[] bytes) {
        final char[] hexArray = "0123456789ABCDEF".toCharArray();
        char[] hexChars = new char[bytes.length * 2];
        for ( int j = 0; j < bytes.length; j++ ) {
            int v = bytes[j] & 0xFF;
            hexChars[j * 2] = hexArray[v >>> 4];
            hexChars[j * 2 + 1] = hexArray[v & 0x0F];
        }
        return new String(hexChars);
    }
}

方法1：675D868546777C5A9B5E74988E0CD41A46A929C1D0890B32B1FBE34F12D68F1FDB56E623294DB903F6AC60A2ADA61976B27C66056A16F5790A78168803AD2C685F9B4CF983C939305A9819CBA9D95441CD7214D40D06A98B4DDF9692A7D300DD51E808A6722A0D7C288DBD476DF4DEEBB3DAF41CFC0978F24424960F86F0284E

方法2：BA9039B75CA8A40DC9A7AED51E174E2B3365B2D6A1CF94DF70A00D898074A51FDD9973672DDE95CBAC39EBE4F3BA529C538ED0FF9F0A3F9A8CE203F1DFFA907DC508643906AA86DA54DFF8A90B00F5F116D13A53731384C1C5C9C4E75A3E41DAF88F74D2F1BCCF818764A4AB144A081B641C1C488AC8B194EB14BC9D1928E4EA

javarsadigital-signaturebouncycastle
27
Greenhand

違い

"SHA256withRSA"で署名し、SHA256ハッシュを計算して"RSA"（= "NONEwithRSA"）で署名することの違いは、前者の場合、計算されたSHA-256ハッシュ値が最初にカプセル化されることですDigestInfo構造

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

埋め込まれる前に暗号化されますが、後者の場合、裸のSHA256ハッシュ値が埋め込まれ暗号化されます。

それらが異なる場合、両方のメソッドが同じ出力を提供するようにメソッド2を変更する方法はありますか？

何よりもまず、"NONEwithRSA"を使用して署名する前に、ハッシュ値をDigestInfo構造にカプセル化する必要があります。

RFC 3447セクション9.2 は、注1

1. For the six hash functions mentioned in Appendix B.1, the DER
   encoding T of the DigestInfo value is equal to the following:
   ...
   SHA-256: (0x)30 31 30 0d 06 09 60 86 48 01 65 03 04 02 01 05 00
                04 20 || H.

動作させる

上記のセクションへの応答で、OPは更新されたコードで質問を更新しました。残念ながら、それでも彼にとってはうまくいきませんでした。したがって、

OPのコード

OPのコードを実行しました（ SignInSteps.Java ）。彼は秘密鍵を提供しなかったため、私は自分のテスト鍵を使用しました（ demo-rsa2048.p12 ）。結果：

GreenhandOriginal:
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

GreenhandUpdated:
method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
method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

したがって、OPの観測とは対照的に、更新されたコードの場合、署名は等しくなります。

コピー＆ペーストのエラーを想定していませんが、他の違いが関係している場合があります。

環境

Java 8（1.8.0_20））を使用してテストし、無制限の管轄ファイルを追加し、BouncyCastle 1.52、1.49、および1.46（BC APIの変更による小さなテストコードの変更）を使用しました。

コメントで言及されたOP：

JavaはJRE 8アップデート66です。BouncyCastleはbcprov-jdk15on-153.jarです。

したがって、Javaを更新しましたが、まだ違いはありません。

次に、BouncyCastleを1.53に更新しました。そして実際、突然結果が異なりました。

GreenhandOriginal:
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

GreenhandUpdated:
method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
method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

興味深いことに、更新されたコードのメソッド1の値のみが異なります。したがって、私はその場合の中間オブジェクトを見ました

[BC 1.52]
hash: 03AC674216F3E15C761EE1A5E255F067953623C8B388B4459E13F978D7C846F4
algo: 2.16.840.1.101.3.4.2.1
info: 3031300D06096086480165030402010500042003AC674216F3E15C761EE1A5E255F067953623C8B388B4459E13F978D7C846F4

[BC 1.53]
hash: 03AC674216F3E15C761EE1A5E255F067953623C8B388B4459E13F978D7C846F4
algo: 2.16.840.1.101.3.4.2.1
info: 302F300B0609608648016503040201042003AC674216F3E15C761EE1A5E255F067953623C8B388B4459E13F978D7C846F4

したがって、BouncyCastle 1.53はDigestInfoオブジェクトを異なる方法でエンコードします！また、1.52（およびそれ以降）のエンコーディングは、 RFC 3447 Section 9.2 で期待されるエンコーディングです。

ASN.1ダンプを見ると、BC 1.52はAlgorithmIdentifierを次のようにエンコードしていることがわかります。

 2  13:   SEQUENCE {
   <06 09>
 4   9:     OBJECT IDENTIFIER sha-256 (2 16 840 1 101 3 4 2 1)
      :       (NIST Algorithm)
   <05 00>
15   0:     NULL
      :     }

bC 1.53は作成しますが

 2  11:   SEQUENCE {
   <06 09>
 4   9:     OBJECT IDENTIFIER sha-256 (2 16 840 1 101 3 4 2 1)
      :       (NIST Algorithm)
      :     }

そのため、1.53ではアルゴリズムパラメータが完全に欠落しています。これは、行を変更することを提案します

AlgorithmIdentifier sha256Aid = new AlgorithmIdentifier(NISTObjectIdentifiers.id_sha256, null);

に

AlgorithmIdentifier sha256Aid = new AlgorithmIdentifier(NISTObjectIdentifiers.id_sha256, DERNull.INSTANCE);

突然BouncyCastle 1.53でも動作し、方法1と方法2の値は一致します！ ;）

TL; DR

nullをインスタンス化するときにAlgorithmIdentifierをSHA-256パラメーターとして使用しないで、代わりにDERNull.INSTANCEを使用してください。

どうやって...

コメントの中で、OPは彼がもっと知りたいと言った

  1. bouncyCastleの中間オブジェクトをどのように検査しますか
  2. aSN.1ダンプをどのように作成しますか。

そう...

...中間オブジェクトを検査します

とても簡単です。最初に行を分割します

rsaSignature.update(di.toASN1Primitive().getEncoded());

更新されたコードとして

byte[] encodedDigestInfo = di.toASN1Primitive().getEncoded();
rsaSignature.update(encodedDigestInfo);

そして、コンソール出力を追加しました

System.out.println("    hash: " + bytesToHex(outputDigest));
System.out.println("    algo: " + sha256Aid.getAlgorithm());
System.out.println("    info: " + bytesToHex(encodedDigestInfo));

最後に、異なるBouncyCastleバージョンでコードを実行しました。

... ASN.1ダンプを生成する

Peter Gutmannによるdumpasn1 と呼ばれる有名なユーティリティがあります。これは、ASN.1ダンプを作成および表示するための多くのコマンドラインおよびGUIツールのカーネルになりました。現在、たまたま GUIdumpASN-ng を使用しています。

手元のケースでは、byte[] encodedDigestInfoの内容をファイルに保存し（たとえば、Files.writeを使用して実行できます）、GUIdumpASN-ngでこれらのファイルを開きました。

48
mkl

****** BouncyCastleを使用せずに、mklの回答手順に従ってソリューションを調整しました******

import Java.security.MessageDigest;
import Java.security.PrivateKey;
import Java.security.Signature;
import Java.security.interfaces.RSAPrivateCrtKey;

import Sun.security.rsa.RSACore;
import Sun.security.rsa.RSAPadding;
import Sun.security.util.DerOutputStream;
import Sun.security.util.DerValue;
import Sun.security.x509.AlgIdDSA;
import Sun.security.x509.AlgorithmId;

public class MySHA256 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        String s = "1234";
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        messageDigest.update(s.getBytes());
        byte[] outputDigest = messageDigest.digest(); 
        //compute SHA256 first
        DerOutputStream out = new DerOutputStream();
        new AlgorithmId(AlgIdDSA.SHA256_oid).encode(out);
        out.putOctetString(outputDigest);
        DerValue result = new DerValue(DerValue.tag_Sequence, out.toByteArray());
        byte[] encoded = result.toByteArray();      
        //sign SHA256 with RSA
        PrivateKey privateKey = Share.loadPk8("D:/key.pk8");
        RSAPrivateCrtKey pkRSA = (RSAPrivateCrtKey)privateKey;
        int keySize = RSACore.getByteLength(pkRSA);
        RSAPadding padding = RSAPadding.getInstance(RSAPadding.PAD_BLOCKTYPE_1, keySize, null);
        byte[] padded = padding.pad(encoded);
        byte[] signed = RSACore.rsa(padded, pkRSA, true);
        System.out.println(bytesToHex(signed));


        //compute SHA256withRSA as a single step
        Signature rsaSha256Signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        rsaSha256Signature.initSign(privateKey);
        rsaSha256Signature.update(s.getBytes());
        byte[] signed2 = rsaSha256Signature.sign();
        System.out.println(bytesToHex(signed2));
    }

    public static String bytesToHex(byte[] bytes) {
        final char[] hexArray = "0123456789ABCDEF".toCharArray();
        char[] hexChars = new char[bytes.length * 2];
        for ( int j = 0; j < bytes.length; j++ ) {
            int v = bytes[j] & 0xFF;
            hexChars[j * 2] = hexArray[v >>> 4];
            hexChars[j * 2 + 1] = hexArray[v & 0x0F];
        }
        return new String(hexChars);
    }



}
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Luciano Sousa