Go语言中RSA PKCS#1 v1.5数字签名的实现与实践

package main

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

func main() {
    // 1. 生成RSA密钥对
    // bits: 密钥长度，建议2048或更高以确保安全性
    privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
    if err != nil {
        log.Fatalf("生成RSA私钥失败: %v", err)
    }
    publicKey := &privateKey.PublicKey

    fmt.Println("RSA密钥对已生成。")

    // 2. 准备要签名的消息
    // 假设消息是一个结构体，首先需要将其序列化为字节切片
    // 这里我们使用一个简单的字符串作为示例
    message := []byte("这是一条需要进行数字签名的重要消息。")
    fmt.Printf("原始消息: %s\n", string(message))

    // 3. 对消息进行哈希处理
    // PKCS#1 v1.5签名是对消息的哈希值进行签名，而不是消息本身。
    // 推荐使用SHA256或更强的哈希算法。
    hashed := sha256.Sum256(message)
    // 将[32]byte转换为[]byte
    hashedBytes := hashed[:]
    fmt.Printf("消息的SHA256哈希值: %x\n", hashedBytes)

    // 4. 使用私钥进行签名 (SignPKCS1v15)
    // rand: 随机数生成器，通常使用crypto/rand.Reader
    // privateKey: RSA私钥
    // hash: 使用的哈希算法类型，例如crypto.SHA256
    // hashed: 消息的哈希值
    signature, err := rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, crypto.SHA256, hashedBytes)
    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 (VerifyPKCS1v15)
    // publicKey: RSA公钥
    // hash: 使用的哈希算法类型，必须与签名时使用的哈希算法一致
    // hashed: 消息的哈希值，必须与签名时使用的消息哈希值一致
    // signature: 待验证的数字签名
    err = rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, crypto.SHA256, hashedBytes, signature)
    if err != nil {
        log.Fatalf("签名验证失败: %v", err)
    }
    fmt.Println("签名验证成功！消息未被篡改，且来自合法的发送方。")

    // 6. 演示验证失败的情况（例如，消息被篡改）
    fmt.Println("\n--- 演示验证失败的情况 ---")
    tamperedMessage := []byte("这是一条被篡改过的消息。")
    tamperedHashed := sha256.Sum256(tamperedMessage)
    tamperedHashedBytes := tamperedHashed[:]

    err = rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, crypto.SHA256, tamperedHashedBytes, signature)
    if err != nil {
        fmt.Printf("签名验证因消息篡改而失败 (预期结果): %v\n", err)
    } else {
        fmt.Println("错误：签名验证在消息篡改后仍然成功！")
    }

    // 7. 演示验证失败的情况（例如，签名不匹配）
    fmt.Println("\n--- 演示签名不匹配导致验证失败 ---")
    // 尝试用一个错误的签名进行验证
    wrongSignature := bytes.Repeat([]byte{0x01}, len(signature)) // 构造一个错误的签名
    err = rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, crypto.SHA256, hashedBytes, wrongSignature)
    if err != nil {
        fmt.Printf("签名验证因签名不匹配而失败 (预期结果): %v\n", err)
    } else {
        fmt.Println("错误：签名验证在签名不匹配后仍然成功！")
    }
}