如何使用PyKCS11库验证签名数据 [英] How to verify signed data with PyKCS11 Library

问题描述

我写了一个简单的Python脚本，它使用我的智能卡（Rutoken ECP SC），PKCS＃11库（由我的供应商实现）和PyKCS11包装器进行数字签名。
我已经使用这张卡生成了私钥/公钥对，并使用pkcs11创建了签名，但我不知道如何验证这个签名的数据。
问题是，我的pkcs11库（在c ++中实现）有验证方法，但PyKCS11包装不。现在我不知道如何解决这个问题。如果有人能告诉我如何解决这个问题，我将非常感激。

这是我的脚本：

  import PyKCS11 
 import getopt 
 import sys 
 import platform 
 
 red = blue = magenta = normal =
如果sys.stdout.isatty（）和platform.system（）。lower（）！='windows'：
 red =\x1b [01; 31m
 blue =\x1b [ 34m
 magenta =\x1b [35m
 normal =\x1b [0m
 
 format_long = magenta +％s：+ blue +％ s（％s）+ normal 
 format_binary = magenta +％s：+ blue +％d字节+正常
 format_normal =洋红+％s：+蓝色+ + normal 
 
 pkcs11 = PyKCS11.PyKCS11Lib（）
 lib_path =/usr/lib/pkcs11-arm/rtpkcs11ecp/librtpkcs11ecp.so
 pkcs11.load（lib_path） 
 info = pkcs11.getInfo（）
 printLibrary manufacturerID：+ info.manufacturerID 
 
 slots = pkcs11.getSlotList（）
 print可用插槽： ，len（slots）
 
＃根据我的理解，我们只需要第一个槽
如果len（slots）> 0：
 slot = slots [0] 
 slotInfo = pkcs11.getSlotInfo（slot）
 tokenInfo = pkcs11.getTokenInfo（slot）
 
 flags = PyKCS11.CKF_RW_SESSION 
 session = pkcs11.openSession（slot，flags）
 print已打开的会话0x％08X％session.session.value（）
 pin =12345678
 session.login pin 
 objects = session.findObjects（）
 all_attributes = PyKCS11.CKA.keys（）＃SC $ b支持的所有键
 $ b print定义KEY_GENERATION机制
 mech = PyKCS11.Mechanism（PyKCS11.CKM_RSA_PKCS_KEY_PAIR_GEN，None）
 
 
 printGenerating key
 public_template = [
（PyKCS11.CKA_CLASS，PyKCS11.CKO_PUBLIC_KEY） 
（PyKCS11.CKA_PRIVATE，PyKCS11.CK_FALSE），
（PyKCS11.CKA_TOKEN，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_ENCRYPT，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_VERIFY ，PybCS.C.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_WRAP，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_KEY_TYPE，PyKCS11.CKK_RSA），
（PyKCS11.CKA_VERIFY_RECOVER，PyKCS11.CK_TRUE） $ b（PyKCS11.CKA_MODULUS_BITS，2048），
] 
 
 private_template = [
（PyKCS11.CKA_CLASS，PyKCS11.CKO_PRIVATE_KEY），
（PyKCS11.CKA_PRIVATE，PyKCS11 .CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_TOKEN，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_DECRYPT，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_SIGN，PyKCS11.CK_TRUE），
 （PyKCS11.CKA_UNWRAP，PyKCS11.CK_TRUE）
] 
 
（pub，priv）= session.generateKeyPair（public_template，private_template，mech）
 
＃ ============================= 
＃签名数据
 sourceText =Hello World
 binaryData ='.join（format（ord（x），'b'）for x in sourceText）
 
 signMechanism = PyKCS11.Mechanism（PyKCS11.CKM_RSA_PKCS，None）
 signedData = session.sign（priv，binaryData，signMechanism）
打印signedData 
 
 
＃ ============================ 
＃现在我们必须使用私钥来验证signedData 
 
 
 
 session.logout（）
 session.closeSession（）
 printClose session 0x％08X％session.session.value（）
  

这是sign方法的输出：

  [83L，29L，52L，93L，228L，220L，13L，187L，224L，212L，112L，204L， 198L，91L，207L，6L，215L，38L，233L，194L，252L，140L，106L，62L，69L，94L，252L，89L，194L，18L，58L，240L，174L，2L，26L，212L，152L， 134L，40L，67L，163L，53L，226L，74L，15L，47L，200L，131L，58L，199L，22L，103L，145L，235L，196L，117L，196L，78L，160L，223L，118L， 147L，91L，9L，146L，218L，142L，1L，47L，192L，20L，96L，230L，77L，242L，124L，232L，77L，130L，207L，226L，165L，108L，241L，198L，33L， 9L，79L，238L，35L，53L，127L，31L，118L，167L，4L，84L，158L，98L，171L，37L，221L，208L，80L，17L，142L，61L，207L，204L，17L，94L， 38L，136L，44L，161L，191L，131L，237L，213L，108L，175L，14L，31L，61L，2L，85L，6L，104L，226L，201L，71L，141L，243L，72L， 83L，87L，140L，1L，83L，26L，93L，96L，96L，207L，217L，222L，168L，78L，221L，158L，199L，213L，82L，212L，45L，62L，14L，22L，128L​​， 68L，76L，205L，247L，124L，23L，69L，123L，68L，116L，239L，49L，130L，207L，43L，194L，9L，4L，55L，35L，51L，21L，233L，198L，121L， 212L，61L，244L，117L，98L，174L，173L，209L，252L，218L，51L，63L，217L，160L，18L，45L，167L，161L，79L，10L，130L，80L，63L，234L，48L， 155L，66L，84L，116L，186L，42L，119L，250L，177L，206L，90L，117L，159L，98L，165L，70L，141L，39L，108L，212L，33L，20L，163L，181L，113L， 177L，201L，129L，108L，182L，94L，14L，200L，213L，22L，29L，182L，45L，16L，242L，227L，242L，192L，42L] 
  / pre> 
 
解决方案
这段代码适用于我（注意，公共指数假设为3个字节长）：
  import PyKCS11 
 import getopt 
 import sys 
 import platform 
 import hashlib 
从M2Crypto导入RSA 
 
 pkcs11 = PyKCS11.PyKCS11Lib（）
 lib_path =/opt/safenet/protecttoolkit5/ptk/lib/libcryptoki.so
 pkcs11.load lib_path）
 info = pkcs11.getInfo（）
 slots = pkcs11.getSlotList（）
如果len（slots）> 0：
 session = pkcs11.openSession（slots [0]，PyKCS11.CKF_RW_SESSION）
 session.login（12345678）
 mech = PyKCS11.Mechanism（PyKCS11.CKM_RSA_PKCS_KEY_PAIR_GEN，None）
 public_template = [
（PyKCS11.CKA_CLASS，PyKCS11.CKO_PUBLIC_KEY），
（PyKCS11.CKA_PRIVATE，PyKCS11.CK_FALSE），
（PyKCS11.CKA_TOKEN，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_ENCRYPT，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_VERIFY，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_WRAP，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_KEY_TYPE，PyKCS11 .CKK_RSA），
（PyKCS11.CKA_VERIFY_RECOVER，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_MODULUS_BITS，2048），
] 
 private_template = [
（PyKCS11.CKA_CLASS ，Py bCSK.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_DECRYPT，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_TOKEN，PyKCS11.CK_TRUE），
 $ b（PyKCS11.CKA_SIGN，PyKCS11.CK_TRUE），
（PyKCS11.CKA_UNWRAP，PyKCS11.CK_TRUE）
] 
（pub，priv）= session.generateKeyPair（public_template，private_template，mech） 
（pubExp，pubModulus）= session.getAttributeValue（pub，[PyKCS11.CKA_PUBLIC_EXPONENT，PyKCS11.CKA_MODULUS]，True）
＃=================== =============================== 
＃签名数据
 binaryData =Hello world 
＃生成SHA1 
 sha1 = hashlib.sha1（）
 sha1.update（str（bytearray（binaryData）））
 digest = sha1.digest（）
＃指示使用SHA1 
 binaryData2 ='\x30\x21\x30\x09\x06\x05\x2b\x0e\x03\x02\x1a\x05\x00 \x04\x14'+ digest 
 signMechanism = PyKCS11.Mechanism（PyKCS11.CKM_RSA_PKCS，None）
 signedData = session.sign（priv，binaryData2，signMechanism）
 session.logout 
 session.closeSession（）
＃======================== ============== 
＃Verify 
 pubkey = RSA.new_pub_key（（'\x00\x00\x00\x03'+ str（bytearray（ pubExp）），'\x00\x00\x01\x01\x00'+ str（bytearray（pubModulus））））
 result = pubkey.verify（str（bytearray（digest）），str （bytearray（signedData）），'sha1'）
 printVERIFY：+ str（result）
  
 
 $ b b 
我不是python，所以请把它作为概念的证明，而不是一个解决方案。对于有趣的部分：
 
 
 
 
 
 
因为您的PKCS＃11驱动程序不支持带有散列的RSA签名，哈希并手动构建 DigestInfo ASN.1部分（结果是 binaryData2 变量）
 
 
 
 
为 RSA.new_pub_key c $ c>接受 BN_mpi2bn （opens it's format）的元组在内部使用），需要在模块前面添加一个 \x00 ，以确保它被解释为正数（'\给定函数 
 
 
 
 
  \\ x00 \x00 \x01 \x01\x00' verify（）使用openssl的 RSA_verify 作为参数的签名数据（而不是数据本身）的摘要，它需要服从，并给它的摘要（从签名生成部分重复使用，你将不得不生成一个新的，如果你计划有单独的验证功能）
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 SHA256，您需要使用适当的digestInfo magic ASN.1字符串前缀（参见此处可用值）+正确的第三个验证调用参数的适当摘要对象。
 
 
 
运气！
 
I wrote a simple Python script which makes a digital signature using my smart card (Rutoken ECP SC), PKCS#11 library (implemented by my vendor) and PyKCS11 wrapper for Python.
I already generated the private/public key pair using this card and created a signature using pkcs11 but I don't know how to verify this signed data.
The problem is that my pkcs11 library (implemented in c++)  has verification methods but PyKCS11 wrapper don't. And now I don't know how to solve this problem. I will be appreciated if anybody could tell me how to fix this problem.

That's my script:
import PyKCS11
import getopt
import sys
import platform

red = blue = magenta = normal = ""
if sys.stdout.isatty() and platform.system().lower() != 'windows':
    red = "\x1b[01;31m"
    blue = "\x1b[34m"
    magenta = "\x1b[35m"
    normal = "\x1b[0m"

format_long = magenta + "  %s:" + blue + " %s (%s)" + normal
format_binary = magenta + "  %s:" + blue + " %d bytes" + normal
format_normal = magenta + "  %s:" + blue + " %s" + normal

pkcs11 = PyKCS11.PyKCS11Lib()
lib_path = "/usr/lib/pkcs11-arm/rtpkcs11ecp/librtpkcs11ecp.so"
pkcs11.load(lib_path)
info = pkcs11.getInfo()
print "Library manufacturerID: " + info.manufacturerID

slots = pkcs11.getSlotList()
print "Available Slots:", len(slots)

# As I understand we need only first slot
if len(slots) > 0:
    slot = slots[0]
    slotInfo = pkcs11.getSlotInfo(slot)
    tokenInfo = pkcs11.getTokenInfo(slot)

    flags = PyKCS11.CKF_RW_SESSION
    session = pkcs11.openSession(slot, flags)
    print "Opened session 0x%08X" % session.session.value()
    pin = "12345678"
    session.login(pin)
    objects = session.findObjects()                
    all_attributes = PyKCS11.CKA.keys()             # all keys supported by SC

    print "Defining KEY_GENERATION mechanism"
    mech = PyKCS11.Mechanism(PyKCS11.CKM_RSA_PKCS_KEY_PAIR_GEN, None)


    print "Generating key"
    public_template = [
        (PyKCS11.CKA_CLASS, PyKCS11.CKO_PUBLIC_KEY),
        (PyKCS11.CKA_PRIVATE, PyKCS11.CK_FALSE),
        (PyKCS11.CKA_TOKEN, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_ENCRYPT, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_VERIFY, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_WRAP, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_KEY_TYPE, PyKCS11.CKK_RSA),
        (PyKCS11.CKA_VERIFY_RECOVER, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_MODULUS_BITS, 2048),
    ]

    private_template = [
        (PyKCS11.CKA_CLASS, PyKCS11.CKO_PRIVATE_KEY),
        (PyKCS11.CKA_PRIVATE, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_TOKEN, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_DECRYPT, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_SIGN, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_UNWRAP, PyKCS11.CK_TRUE)
        ]

    (pub, priv) = session.generateKeyPair(public_template, private_template, mech)

    # ==================================================
    # Signing data
    sourceText = "Hello World"
    binaryData = ' '.join(format(ord(x), 'b') for x in sourceText)

    signMechanism = PyKCS11.Mechanism(PyKCS11.CKM_RSA_PKCS, None)
    signedData = session.sign(priv, binaryData, signMechanism)
    print signedData


    #====================================================
    # now we have to verify signedData using the private key



    session.logout()
    session.closeSession()
    print "Close session 0x%08X" % session.session.value()
This is the output of the sign method:
[83L, 29L, 52L, 93L, 228L, 220L, 13L, 187L, 224L, 212L, 112L, 204L, 198L, 91L, 207L, 6L, 215L, 38L, 233L, 194L, 252L, 140L, 106L, 62L, 69L, 94L, 252L, 89L, 194L, 18L, 58L, 240L, 174L, 2L, 26L, 212L, 152L, 134L, 40L, 67L, 163L, 53L, 226L, 74L, 15L, 47L, 200L, 131L, 58L, 199L, 22L, 103L, 145L, 235L, 196L, 117L, 196L, 78L, 160L, 223L, 118L, 0L, 147L, 91L, 9L, 146L, 218L, 142L, 1L, 47L, 192L, 20L, 96L, 230L, 77L, 242L, 124L, 232L, 77L, 130L, 207L, 226L, 165L, 108L, 241L, 198L, 33L, 9L, 79L, 238L, 35L, 53L, 127L, 31L, 118L, 167L, 4L, 84L, 158L, 98L, 171L, 37L, 221L, 208L, 80L, 17L, 142L, 61L, 207L, 204L, 17L, 94L, 38L, 136L, 44L, 161L, 191L, 131L, 237L, 213L, 108L, 175L, 14L, 31L, 61L, 2L, 85L, 6L, 104L, 226L, 201L, 71L, 141L, 243L, 72L, 2L, 142L, 83L, 87L, 140L, 1L, 83L, 26L, 93L, 96L, 96L, 207L, 217L, 222L, 168L, 78L, 221L, 158L, 199L, 213L, 82L, 212L, 45L, 62L, 14L, 22L, 128L, 68L, 76L, 205L, 247L, 124L, 23L, 69L, 123L, 68L, 116L, 239L, 49L, 130L, 207L, 43L, 194L, 9L, 4L, 55L, 35L, 51L, 21L, 233L, 198L, 121L, 212L, 61L, 244L, 117L, 98L, 174L, 173L, 209L, 252L, 218L, 51L, 63L, 217L, 160L, 18L, 45L, 167L, 161L, 79L, 10L, 130L, 80L, 63L, 234L, 48L, 155L, 66L, 84L, 116L, 186L, 42L, 119L, 250L, 177L, 206L, 90L, 117L, 159L, 98L, 165L, 70L, 141L, 39L, 108L, 212L, 33L, 20L, 163L, 181L, 113L, 177L, 201L, 129L, 108L, 182L, 94L, 14L, 200L, 213L, 22L, 29L, 182L, 45L, 16L, 242L, 227L, 242L, 192L, 42L]

解决方案
This code works for me (beware, the public exponent is assumed to be 3 bytes long):
import PyKCS11
import getopt
import sys
import platform
import hashlib
from M2Crypto import RSA

pkcs11 = PyKCS11.PyKCS11Lib()
lib_path = "/opt/safenet/protecttoolkit5/ptk/lib/libcryptoki.so"
pkcs11.load(lib_path)
info = pkcs11.getInfo()
slots = pkcs11.getSlotList()
if len(slots) > 0:
    session = pkcs11.openSession(slots[0], PyKCS11.CKF_RW_SESSION)
    session.login("12345678")
    mech = PyKCS11.Mechanism(PyKCS11.CKM_RSA_PKCS_KEY_PAIR_GEN, None)
    public_template = [
        (PyKCS11.CKA_CLASS, PyKCS11.CKO_PUBLIC_KEY),
        (PyKCS11.CKA_PRIVATE, PyKCS11.CK_FALSE),
        (PyKCS11.CKA_TOKEN, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_ENCRYPT, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_VERIFY, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_WRAP, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_KEY_TYPE, PyKCS11.CKK_RSA),
        (PyKCS11.CKA_VERIFY_RECOVER, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_MODULUS_BITS, 2048),
    ]
    private_template = [
        (PyKCS11.CKA_CLASS, PyKCS11.CKO_PRIVATE_KEY),
        (PyKCS11.CKA_PRIVATE, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_TOKEN, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_DECRYPT, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_SIGN, PyKCS11.CK_TRUE),
        (PyKCS11.CKA_UNWRAP, PyKCS11.CK_TRUE)
        ]
    (pub, priv) = session.generateKeyPair(public_template, private_template, mech)
    (pubExp,pubModulus) = session.getAttributeValue(pub,[PyKCS11.CKA_PUBLIC_EXPONENT,PyKCS11.CKA_MODULUS], True)
    # ==================================================
    # Signing data
    binaryData = "Hello world"
    # Generate SHA1
    sha1 = hashlib.sha1()
    sha1.update(str(bytearray(binaryData)))
    digest=sha1.digest()
    # Indicate SHA1 is used
    binaryData2='\x30\x21\x30\x09\x06\x05\x2b\x0e\x03\x02\x1a\x05\x00\x04\x14'+digest
    signMechanism = PyKCS11.Mechanism(PyKCS11.CKM_RSA_PKCS, None)
    signedData = session.sign(priv, binaryData2, signMechanism)
    session.logout()
    session.closeSession()
    # ==================================================
    # Verify
    pubkey = RSA.new_pub_key(('\x00\x00\x00\x03' + str(bytearray(pubExp)), '\x00\x00\x01\x01\x00'+str(bytearray(pubModulus))))
    result=pubkey.verify(str(bytearray(digest)), str(bytearray(signedData)), 'sha1')
    print "VERIFY:" + str(result)
I am not into python, so please take it as a proof of concept and not as a solution. For the interesting parts:


as your PKCS#11 driver does not support RSA signature with a hash it is needed to calculate the hash and build the DigestInfo ASN.1 part manually (the result is in the binaryData2 variable)
as RSA.new_pub_key() accepts a tuple in openssl's format for BN_mpi2bn (which it uses internally), it was needed to prefix the modulus with one additional \x00 to ensure it is interpreted as a positive number (the '\x00\x00\x01\x01\x00' part)
given the function verify() uses openssl's RSA_verify which takes as an argument a digest of signed data (and not the data itself) it was needed to obey and give it the digest (which is re-used from the signature generation part and you would have to generate a fresh one if you plan to have a separate verify function)




Note: For e.g. SHA256, you would need to use the appropriate digestInfo magic ASN.1 string prefix (see here for usable values) + appropriate digest object from the hashlib + correct 3rd verify call argument.

Good luck!

                        
这篇关于如何使用PyKCS11库验证签名数据的文章就介绍到这了，希望我们推荐的答案对大家有所帮助，也希望大家多多支持IT屋！