golang 数字签名

使用 Golang 实现数字签名

在当今互联网中，安全性是非常重要的一个问题。为了确保数据的完整性和可靠性，数字签名技术被广泛应用于各种领域，包括网络通信、电子商务等。Golang 提供了强大的加密库，使得实现数字签名变得非常简单。

什么是数字签名？

数字签名是一种用于验证数据完整性和身份认证的技术。它基于非对称加密算法，使用公钥和私钥来生成和验证数据的签名。发送者使用私钥生成签名，接收者使用发送者的公钥进行验证。

Golang 加密库

Golang 提供了标准库 crypto 来实现各种加密算法，包括 RSA、DSA、ECDSA 等。我们可以使用这些算法来实现数字签名。

生成密钥对

在开始数字签名之前，我们需要生成一对密钥，分别是私钥和公钥。以下是生成 RSA 密钥对的示例代码：

```go package main import ( "crypto/rand" "crypto/rsa" "crypto/x509" "encoding/pem" "os" ) func generateRSAKeyPair() error { // 生成私钥 privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048) if err != nil { return err } // 保存私钥到文件 privateKeyFile, err := os.Create("private_key.pem") if err != nil { return err } defer privateKeyFile.Close() privateKeyPEM := &pem.Block{ Type: "RSA PRIVATE KEY", Bytes: x509.MarshalPKCS1PrivateKey(privateKey), } err = pem.Encode(privateKeyFile, privateKeyPEM) if err != nil { return err } // 生成公钥 publicKey := &privateKey.PublicKey // 保存公钥到文件 publicKeyFile, err := os.Create("public_key.pem") if err != nil { return err } defer publicKeyFile.Close() publicKeyPEM := &pem.Block{ Type: "RSA PUBLIC KEY", Bytes: x509.MarshalPKCS1PublicKey(publicKey), } err = pem.Encode(publicKeyFile, publicKeyPEM) if err != nil { return err } return nil } func main() { err := generateRSAKeyPair() if err != nil { panic(err) } } ``` 以上代码会生成私钥文件 private_key.pem 和公钥文件 public_key.pem。

生成数字签名

生成数字签名的过程非常简单。首先，我们需要将待签名的数据进行哈希计算得到摘要。然后，使用私钥对摘要进行签名。以下是生成 RSA 数字签名的示例代码：

```go package main import ( "crypto" "crypto/rand" "crypto/rsa" "crypto/sha256" "crypto/x509" "encoding/pem" "fmt" "io/ioutil" ) func signData(data []byte, privateKeyPath string) ([]byte, error) { // 读取私钥文件 privateKeyPEM, err := ioutil.ReadFile(privateKeyPath) if err != nil { return nil, err } block, _ := pem.Decode(privateKeyPEM) if block == nil { return nil, fmt.Errorf("failed to decode PEM block") } privateKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes) if err != nil { return nil, err } // 计算摘要 hash := sha256.Sum256(data) // 对摘要进行签名 signature, err := rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, crypto.SHA256, hash[:]) if err != nil { return nil, err } return signature, nil } func main() { data := []byte("Hello, world!") signature, err := signData(data, "private_key.pem") if err != nil { panic(err) } fmt.Printf("Signature: %x\n", signature) } ``` 以上代码使用私钥对数据 "Hello, world!" 进行签名，并输出生成的数字签名。

验证数字签名

验证数字签名与生成签名的过程相反。首先，我们需要将待验证的数据进行哈希计算得到摘要。然后，使用发送者的公钥对签名进行验证。以下是验证 RSA 数字签名的示例代码：

```go package main import ( "crypto" "crypto/rand" "crypto/rsa" "crypto/sha256" "crypto/x509" "encoding/pem" "fmt" "io/ioutil" ) func verifySignature(data []byte, signature []byte, publicKeyPath string) error { // 读取公钥文件 publicKeyPEM, err := ioutil.ReadFile(publicKeyPath) if err != nil { return err } block, _ := pem.Decode(publicKeyPEM) if block == nil { return fmt.Errorf("failed to decode PEM block") } publicKey, err := x509.ParsePKCS1PublicKey(block.Bytes) if err != nil { return err } // 计算摘要 hash := sha256.Sum256(data) // 验证签名 err = rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, crypto.SHA256, hash[:], signature) if err != nil { return err } return nil } func main() { data := []byte("Hello, world!") signature := []byte{} // 填入待验证的数字签名 err := verifySignature(data, signature, "public_key.pem") if err != nil { panic(err) } fmt.Println("Signature is valid.") } ``` 以上代码使用公钥对签名进行验证，并输出验证结果。

总结

Golang 提供了强大的加密库，使得实现数字签名变得非常简单。通过生成密钥对、生成数字签名和验证数字签名等步骤，我们可以轻松地保证数据的完整性和身份认证。数字签名技术在网络通信、电子商务等领域中有着广泛的应用。