Go语言中RSA PKCS#1 v1.5数字签名实践

func SignPKCS1v15(rand io.Reader, priv *PrivateKey, hash crypto.Hash, hashed []byte) ([]byte, error)
func VerifyPKCS1v15(pub *PublicKey, hash crypto.Hash, hashed []byte, sig []byte) error

package main

import (
    "bytes"
    "crypto"
    "crypto/rand"
    "crypto/rsa"
    "crypto/sha256"
    "encoding/gob"
    "fmt"
    "log"
)

// 定义一个示例消息结构体
type Message struct {
    ID      int
    Content string
    Timestamp int64
}

func main() {
    // 1. 生成RSA密钥对
    privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
    if err != nil {
        log.Fatalf("生成私钥失败: %v", err)
    }
    publicKey := &privateKey.PublicKey

    fmt.Println("RSA密钥对生成成功。")

    // 2. 准备要签名的消息
    originalMessage := Message{
        ID:      123,
        Content: "这是一条需要签名的重要信息。",
        Timestamp: 1678886400, // 示例时间戳
    }

    // 将结构体序列化为字节切片以便哈希
    var msgBuffer bytes.Buffer
    encoder := gob.NewEncoder(&msgBuffer)
    if err := encoder.Encode(originalMessage); err != nil {
        log.Fatalf("序列化消息失败: %v", err)
    }
    messageBytes := msgBuffer.Bytes()

    // 3. 计算消息的哈希值
    // 注意：PKCS#1 v1.5签名是对消息的哈希值进行签名，而不是原始消息本身。
    // 这里我们使用SHA256哈希算法。
    hashed := sha256.Sum256(messageBytes)
    hashAlgorithm := crypto.SHA256

    fmt.Printf("原始消息哈希值 (SHA256): %x\n", hashed)

    // 4. 使用私钥进行签名
    signature, err := rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, hashAlgorithm, hashed[:])
    if err != nil {
        log.Fatalf("签名失败: %v", err)
    }
    fmt.Printf("生成的数字签名: %x\n", signature)

    // 5. 使用公钥验证签名
    // 验证时，同样需要计算原始消息的哈希值，并与签名进行比对。
    err = rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, hashAlgorithm, hashed[:], signature)
    if err != nil {
        fmt.Printf("签名验证失败: %v\n", err)
    } else {
        fmt.Println("签名验证成功！消息未被篡改，且来自合法发送方。")
    }

    // 示例：篡改消息后验证
    fmt.Println("\n--- 尝试篡改消息后验证 ---")
    tamperedMessage := Message{
        ID:      123,
        Content: "这是一条被篡改的信息！", // 篡改内容
        Timestamp: 1678886400,
    }
    var tamperedMsgBuffer bytes.Buffer
    tamperedEncoder := gob.NewEncoder(&tamperedMsgBuffer)
    if err := tamperedEncoder.Encode(tamperedMessage); err != nil {
        log.Fatalf("序列化篡改消息失败: %v", err)
    }
    tamperedMessageBytes := tamperedMsgBuffer.Bytes()
    tamperedHashed := sha256.Sum256(tamperedMessageBytes)

    err = rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, hashAlgorithm, tamperedHashed[:], signature)
    if err != nil {
        fmt.Printf("签名验证失败（预期结果）: %v\n", err)
    } else {
        fmt.Println("签名验证成功（非预期结果，存在问题）")
    }

    // 示例：篡改签名后验证
    fmt.Println("\n--- 尝试篡改签名后验证 ---")
    tamperedSignature := make([]byte, len(signature))
    copy(tamperedSignature, signature)
    tamperedSignature[0] = ^tamperedSignature[0] // 翻转第一个字节

    err = rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, hashAlgorithm, hashed[:], tamperedSignature)
    if err != nil {
        fmt.Printf("签名验证失败（预期结果）: %v\n", err)
    } else {
        fmt.Println("签名验证成功（非预期结果，存在问题）")
    }
}