在 iOS 上使用 Crypto++ 验证消息时出错

Question

问题

我正在尝试使用签名和 public 密钥验证给定消息。它使用 iOS 提供的安全框架工作正常，但我无法使用 Crypto++ 库（必须使用）使其工作。

我使用 CryptoPP 库按照相同的步骤验证了所有内容 10 次，以不同的方式重写了一些部分，但它仍然抛出相同的异常：

"PK_Signer: key too short for this signature scheme"

上下文

使用的数据

我收到一个 JWT（Json Web 令牌），其中包含 header、负载和签名。
我检索了服务的 base64 编码 X509 证书（其中包括 public 密钥）。

验证所遵循的步骤

证书
1. Base64解码证书
2. 从证书中提取 public 密钥
签名（JWB 的第三部分）
1. 用一些“=”将签名填充为4的倍数
2. URLBase64 解码
消息验证
1. 消息 = (JSW Header) + "." +（JWT 负载）。这已经在代码中完成，消息是名为“headerAndPayload.
使用 PKCS1、RSA 验证 SHA256 字节
1. 消息的 SHA256 摘要
2. 验证使用：
  1. Public键
  2. 消息的 SHA256 摘要
  3. 签名

iOS 工作代码

（只有重要的部分，因为验证在 iOS 上工作正常）

证书
1. NSData *certificateData = [[NSData alloc] initWithBase64EncodedString:certificateString options:0];
2. SecKeyRef getPublicKeyFromCertificate(certificateData)网上找的，效果不错

使用 PKCS1、RSA 验证 SHA256 字节

BOOL PKCSVerifyBytesSHA256withRSA(NSData* message, NSData* signature, SecKeyRef publicKey)
{
    size_t signedHashBytesSize = SecKeyGetBlockSize(publicKey);
    const void* signedHashBytes = [signature bytes];

    size_t hashBytesSize = CC_SHA256_DIGEST_LENGTH;
    void* hashBytes = malloc(hashBytesSize);
    if (!CC_SHA256([message bytes], (CC_LONG)[message length], hashBytes)) {
        return NULL;
    }

    OSStatus status = SecKeyRawVerify(publicKey,
                                  kSecPaddingPKCS1SHA256,
                                  hashBytes,
                                  hashBytesSize,
                                  signedHashBytes,
                                  signedHashBytesSize);

    return status == errSecSuccess;
}

使用 CryptoPP 库的代码（使用同一组数据）

我 copy/paste 整个代码带有与描述相对应的数字和一些附加注释，例如返回的结构大小。

+(bool)verifyBase64EncodedCertificate:(NSString *)certificateString
         base64URLEncodedJWTSignature:(NSString *)urlEncodedSignature
                              message:(NSString *)headerAndPayload
{
    // 1. Certificate
    // 1.1 Decode the certificate
    std::string base64EncodedCertificate = certificateString.UTF8String;
    std::string decodedCertificate;
    CryptoPP::StringSource ss(base64EncodedCertificate,
                              true,
                              new CryptoPP::Base64Decoder(new CryptoPP::StringSink(decodedCertificate))
                              );

    // 1.2 Extract Public Key from certificate
    CryptoPP::ByteQueue certificateByteQueue, publicKeyByteQueue;
    certificateByteQueue.Put((byte *)&decodedCertificate[0], decodedCertificate.size());
    certificateByteQueue.MessageEnd();
    try
    {
        GetPublicKeyFromCert(certificateByteQueue, publicKeyByteQueue);
        // This method comes from CryptoPP docs so I assume it works... certificate gets checked again later on.
    }
    catch(std::exception &)
    {
        std::cerr << "Failed to extract the public key from the CA certificate." << std::endl;
        return nil;
    }
    //publicKeyByteQueue.CurrentSize() = 294


    // 2. Decode Signature
    std::string base64URLEncodedSignature = urlEncodedSignature.UTF8String;
    unsigned long paddingForURLEncodedSignature = 4 - (base64URLEncodedSignature.length() % 4);
    base64URLEncodedSignature.insert(base64URLEncodedSignature.begin(), paddingForURLEncodedSignature, '=');
    std::string decodedSignature;
    CryptoPP::StringSource ss1(base64URLEncodedSignature,
                               true,
                               new CryptoPP::Base64URLDecoder(new CryptoPP::StringSink(decodedSignature))
                               );
    const byte *decodedSignaturePointer = (byte *)&decodedSignature[0];
    size_t decodedSignatureSize = decodedSignature.size();

    // Certificate Signature as Byte Block
    CryptoPP::SecByteBlock certSignature;
    certSignature.Assign(decodedSignaturePointer, decodedSignatureSize);

    // decodedSignatureSize = 256
    // certSignature.size() = 256


    // 3. Message to verify (available already concatenated)
    std::string message = headerAndPayload.UTF8String;
    const byte *messagePointer = (const byte *)message.c_str();
    const size_t messageLength = message.length();        
    // MessageLength = 693

    // 4.1 hash message using SHA256
    byte digest [CryptoPP::SHA256::DIGESTSIZE];
    CryptoPP::SHA256().CalculateDigest(digest, messagePointer, messageLength);

    // 4.2  Create Verifier assigned public key and test
    CryptoPP::AutoSeededRandomPool prng;
    CryptoPP::RSASS<CryptoPP::PKCS1v15, CryptoPP::SHA256>::Verifier verifier;
    verifier.AccessKey().Load(publicKeyByteQueue);
    if (!verifier.AccessKey().Validate(prng, 3))
    {
        throw CryptoPP::Exception(CryptoPP::Exception::OTHER_ERROR, "Failed to validate public key");
    }        

    // verifier.SignatureLength() = 256 = certSignature.size()
    if(certSignature.size() != verifier.SignatureLength())
    {
        std::cerr << "The signature size is does not match the algorithm used for signing." << std::endl;
        return 0;
    }

    // 4. Actual Verification (1st way of doing it)
    CryptoPP::SignatureVerificationFilter vf(verifier);
    try
    {
        vf.Put(digest, CryptoPP::SHA256::DIGESTSIZE);
        vf.Put(certSignature, certSignature.size());
        vf.MessageEnd(); // Throws exception here PK_Signer: key too short for this signature scheme
    }
    catch(std::exception &e)
    {
        std::cerr << "Caught an exception while verifying the signature:" << std::endl;
        std::cerr << "\t" << e.what() << std::endl;
        return 0;
    }
    if(vf.GetLastResult())
    {
        std::cout << "The signature verified." << std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << "Signature verification failed." << std::endl;
    }
    return 1;


    // 4. Actual Verification (2d way of doing it)
    bool verified = verifier.VerifyMessage(digest,                  CryptoPP::SHA256::DIGESTSIZE,
                                           decodedSignaturePointer, decodedSignatureSize);
    // Also throw same exception PK_Signer: key too short for this signature scheme

    return verified;

我能看到纯 iOS 代码和 CryptoPP 代码之间的唯一区别是在验证过程中，iOS 方法需要一个额外的参数 kSecPaddingPKCS1SHA256

SecKeyRawVerify(publicKey,
                kSecPaddingPKCS1SHA256,
                ...)

但除此之外，我觉得我已经使用 CryptoPP 库复制了完全相同的概念。

非常感谢任何帮助，谢谢。

Answer 1

vf.Put(digest, CryptoPP::SHA256::DIGESTSIZE);

签名是而不是哈希大小。签名是模数的大小（或更准确地说，[0,n-1]）。协议成帧后，签名可能大于模数大小。另请参阅密码学堆栈交换中的 What is the length of an RSA signature?。

至于使用 "Raw Sign" 或 "Raw Encrypt" 创建等效的 iOS 示例，请参阅 Crypto++ wiki 上的 Raw RSA。做模幂运算等低级操作通常不是一个好主意。您应该尝试留在协议和密码系统中，例如 RSASSA_PKCS1v15_SHA_Signer 和 RSASSA_PKCS1v15_SHA_Verifier.

同时检查 RSASS class，它是 RSA 签名方案。我猜你可能想要 RSASS<PKCS1v15, SHA256>::Signer 和 RSASS<PKCS1v15, SHA256>::Verifier:

$ grep -IR Signer * | grep typedef
luc.h:typedef LUCSS<PKCS1v15, SHA>::Signer LUCSSA_PKCS1v15_SHA_Signer;
pubkey.h:   typedef PK_FinalTemplate<TF_SignerImpl<SchemeOptions> > Signer;
pubkey.h:   typedef PK_FinalTemplate<DL_SignerImpl<SchemeOptions> > Signer;
rsa.h:typedef RSASS<PKCS1v15, SHA>::Signer RSASSA_PKCS1v15_SHA_Signer;
rsa.h:typedef RSASS<PKCS1v15, Weak1::MD2>::Signer RSASSA_PKCS1v15_MD2_Signer;
rsa.h:typedef RSASS<PKCS1v15, Weak1::MD5>::Signer RSASSA_PKCS1v15_MD5_Signer;

在 iOS 上使用 Crypto++ 验证消息时出错

Error verifying message using Crypto++ on iOS

security

rsa

crypto++

public-key

ios

问题

上下文

使用的数据

验证所遵循的步骤

iOS 工作代码

使用 CryptoPP 库的代码（使用同一组数据）