将Java转换为Python的DSA签名

Question

有没有人知道我该如何把这段Java代码转换成Python呢？

/**
* signs the data for the account account
*/
private byte[] sign(String pkStr,byte[] data, String keyType) throws Exception {
    BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();
    KeyFactory keyFac = null;
    //instantiate the key factory based on the key alg type
    if(keyType.equals("DSA")){
        keyFac = KeyFactory.getInstance("DSA");
    }else if(keyType.equals("RSA")){
        keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA");
    }

    //generate the public key
    PKCS8EncodedKeySpec dprks = new PKCS8EncodedKeySpec(decoder.decodeBuffer(pkStr));
    PrivateKey pk = keyFac.generatePrivate(dprks);

    return(signBytes(data,pk,keyType));
}

    /**
* sign the data with the key
*/
private byte[] signBytes(byte [] data,
    PrivateKey signingPrivateKey, String keyType)throws Exception {

    Signature dsa = null;
    //instantiate the signature alg based on the key type
    if(keyType.equals("DSA")){
        dsa = Signature.getInstance("SHA1withDSA");
    }else if(keyType.equals("RSA")){
        dsa = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
    }
    /* Initializing the object with a private key */
    dsa.initSign(signingPrivateKey);

    /* Update and sign the data */
    dsa.update(data);
    byte[] sig = dsa.sign();
    return sig;
}

看起来“keyType”总是被传递为“DSA”，所以我查看了M2Crypto.DSA，这个看起来不错。不过，DSA.sign函数返回的是一个包含两个字节字符串的元组，我对该怎么处理这些返回值一点头绪都没有。

Answer 1

根据这个链接 http://download.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/security/CryptoSpec.html#AppB（有点奇怪的是，它有两个附录B，你需要往下滚动才能看到第二个），Java使用了一种叫做ASN.1的编码方式，具体格式是 SEQUENCE ::= { r INTEGER, s INTEGER }

你可以在Python中使用pyasn1库来生成（和解析）这种格式，链接是 http://pyasn1.sourceforge.net/

ASN.1是一种编码二进制数据的标准。所以上面提到的信息说明了Java代码是如何把Python代码返回的两个值结合在一起的。你也可以这样做，从而保持签名的字节格式一致。

Answer 2

DSA签名是由一对整数（分别称为r和s）组成的。DSA标准并没有规定如何将这样的签名编码成字节序列。因此，使用DSA签名的每个协议都需要定义自己的编码方式。

常用的DSA签名编码有两种；一种是将r和s的无符号大端编码直接连接在一起，这两个值的长度都要规范到公钥中q参数的字节长度（“子群大小”，通常是一个160位的质数，因此生成的签名是40个字节）。M2Crypto.DSA的文档比较简短，但我猜它返回的r和s已经是这种格式。

Java使用另一种编码方式，这种方式基于ASN.1。这种编码在X.509及其相关的所有内容中使用（包括SSL/TLS中的签名）。ASN.1是一种用于表示和序列化结构化数据的通用标准。在这种情况下，签名应该是一个包含两个INTEGER值（r和s，按顺序）的ASN.1 SEQUENCE的序列化。根据ASN.1和DER编码规则，签名的格式应该是：

0x30 A 0x02 B R 0x02 C S

其中：

• R是r的无符号大端编码，长度要最小：这意味着第一个字节的值应该在0到127之间，只有当第二个字节的值在128到255之间时，第一个字节的值才可以是0。换句话说，要将r编码为一个字节序列，遵循大端规则（最重要的字节在前），确保前面尽量少有零位，但至少要保留一个（这就是“有符号”编码的意思：因为r是正数，所以它的最高位必须是0）。由于r是一个在0和q-1之间的整数，R的长度最多比q的长度多一个字节，但也可能更小。

• S是s的无符号大端编码（处理方式与r相同；注意：R和S的长度可能不同）。

• B是一个单字节，表示R的长度（以字节为单位）。

• C是一个单字节，表示S的长度（以字节为单位）。

• A是一个单字节，表示B+C+2（即A后面内容的字节长度）。

为基于ASN.1的DSA签名编写专门的编码和解码函数有点繁琐，但并不难；只需确保生成的R和S序列大小正确。或者，你也可以使用现有的ASN.1编码/解码库，虽然这可能有些过于复杂，但根据你的情况可能会更简单。