本文以ALIYUN CLI使用為例，簡單描述了使用非對稱CMK生成數字簽名以及驗證簽名的場景。您也可以通過KMS的SDK來實現。

非對稱加密場景，通常包含以下步驟：
  1. 簽名者將驗簽公鑰分發給消息接收者。
  2. 簽名者使用簽名私鑰，對數據產生簽名。
  3. 簽名者將數據以及簽名傳遞給消息接收者。
  4. 消息接收者獲得數據和簽名后，使用公鑰針對數據驗證簽名的合法性。

開始之前

您需要使用ALIYUN CLI調用CreateKey接口，在KMS中創建恰當類型的非對稱密鑰（設定KeySpec參數），并且設定Usage參數為SIGN/VERIFY。

  • 創建RSA簽名密鑰：

    aliyun kms CreateKey --KeySpec=RSA_2048 --KeyUsage=SIGN/VERIFY --ProtectionLevel=HSM

  • 創建NIST P-256簽名密鑰：

    aliyun kms CreateKey --KeySpec=EC_P256 --KeyUsage=SIGN/VERIFY --ProtectionLevel=HSM

  • 創建secp256k1簽名密鑰：

    aliyun kms CreateKey --KeySpec=EC_P256K --KeyUsage=SIGN/VERIFY --ProtectionLevel=HSM

簽名預處理：計算消息摘要

無論是RSA還是ECC的簽名運算，都是針對需要簽名的消息首先計算摘要，隨后對摘要進行簽名運算。

說明 獲取摘要的算法和調用KMS計算簽名的算法需要一致。例如：簽名算法ECDSA_SHA_256需要結合SHA-256摘要算法使用，如果使用SHA-384算法計算摘要，則和ECDSA_SHA_256算法不匹配。

示例中均使用SHA-256摘要算法。

1. 把需要簽名的消息“this is message”存入文件message-file.txt：

echo "this is message" > message-file.txt

2. 計算消息的SHA-256摘要，二進制摘要存入文件message-sha256.bin：

openssl dgst -sha256 -binary -out message-sha256.bin  message-file.txt

調用KMS計算簽名

您需要調用KMS接口使用私鑰計算消息的簽名。

1. 在對消息摘要進行網絡傳輸之前，首先需要對其進行Base64編碼：

openssl base64 -in message-sha256.bin

得到Base64編碼后的摘要如下：

uCx5YpLfBrqoYMP8Hf9H7j9/1zT+PPxq1qJRW6uQbos=

2. 隨后可以將Base64編碼后的摘要傳入KMS，產生簽名。

說明 這一步針對不同的密鑰和簽名算法，調用KMS時傳入的參數以及生成的結果均不相同。示例中產生的每種簽名結果，被分別存入了不同的文件中。
  • RSASSA-PSS

    RSA密鑰可以使用RSASSA-PSS算法結合SHA-256摘要進行簽名，執行以下ALIYUN CLI命令：

    aliyun kms AsymmetricSign --KeyId=**** --KeyVersionId=**** \
    --Algorithm=RSA_PSS_SHA_256 --Digest=hRP2cu...
{
        "KeyId": "****",
        "KeyVersionId": "****",
        "Value": "J7xmdnZ...",
        "RequestId": "70f78da9-c1b6-4119-9635-0ce4427cd424"
}

    對簽名結果Value進行Base64解碼并輸出二進制簽名到文件rsa_pss_signature.bin：

    echo J7xmdnZ... | openssl base64 -d -out rsa_pss_signature.bin
  • RSASSA_PKCS1_V1_5

    RSA密鑰可以使用RSASSA_PKCS1_V1_5算法結合SHA-256摘要進行簽名，執行以下ALIYUN CLI命令：

    aliyun kms AsymmetricSign --KeyId=**** --KeyVersionId=**** \
    --Algorithm=RSA_PKCS1_SHA_256 --Digest=hRP2cu...
{
        "KeyId": "****",
        "KeyVersionId": "****",
        "Value": "qreBkH/u...",
        "RequestId": "4be57288-f477-4ecd-b7be-ad8688390fbc"
}

    對簽名結果Value進行Base64解碼并輸出二進制簽名到文件rsa_pkcs1_signature.bin：

    echo qreBkH/u... | openssl base64 -d -out rsa_pkcs1_signature.bin
  • NIST P-256

    NIST曲線P-256可以使用ECDSA算法結合SHA-256摘要進行簽名，執行以下ALIYUN CLI命令：

    aliyun kms AsymmetricSign --KeyId=**** --KeyVersionId=**** \
    --Algorithm=ECDSA_SHA_256 --Digest=hRP2cu...
{
        "KeyId": "****",
        "KeyVersionId": "****",
        "Value": "MEYCIQD33Y98...",
        "RequestId": "472d789c-d4be-4271-96bb-367f7f0f8ec3"
}

    對簽名結果Value進行Base64解碼并輸出二進制簽名到文件ec_p256_signature.bin：

    echo MEYCIQD33Y98... | openssl base64 -d -out ec_p256_signature.bin
  • secp256k1

    執行以下ALIYUN CLI命令：

    aliyun kms AsymmetricSign --KeyId=**** --KeyVersionId=**** \
    --Algorithm=ECDSA_SHA_256 --Digest=hRP2cu...
{
        "KeyId": "****",
        "KeyVersionId": "****",
        "Value": "MEYCIQDWuuI...",
        "RequestId": "fe41abed-91e7-4069-9f6b-0048f5bf4de5"
}

    對簽名結果Value進行Base64解碼并輸出二進制簽名到文件ec_p256k_signature.bin：

    echo MEYCIQDWuuI... | openssl base64 -d -out ec_p256k_signature.bin

獲取公鑰

從KMS得到相應的非對稱密鑰的公鑰。具體操作，請參見獲取公鑰。對應于上述示例，我們做如下假定：

  • 將RSA密鑰的公鑰存入：rsa_publickey.pub
  • 將NIST P-256密鑰的公鑰存入：ec_p256_publickey.pub
  • 將secp256k1密鑰的公鑰存入：ec_p256k_publickey.pub

使用公鑰驗證簽名

根據不同的密鑰使用不同類型算法，分別使用如下的命令行進行簽名的驗證：

  • RSASSA-PSS
    openssl dgst \
    -verify rsa_publickey.pub \
    -sha256 \
    -sigopt rsa_padding_mode:pss \
    -sigopt rsa_pss_saltlen:-1 \
    -signature rsa_pss_signature.bin \
    message-file.txt
  • RSASSA_PKCS1_V1_5
    openssl dgst \
    -verify rsa_publickey.pub \
    -sha256 \
    -signature rsa_pkcs1_signature.bin \
    message-file.txt
  • NIST P-256
    openssl dgst \
    -verify ec_p256_publickey.pub \
    -sha256 \
    -signature ec_p256_signature.bin \
    message-file.txt
  • secp256k1
    openssl dgst \
    -verify ec_p256k_publickey.pub \
    -sha256 \
    -signature ec_p256k_signature.bin \
    message-file.txt

如果驗證成功，您應當看到如下輸出：

Verified OK