Python中ECDSA签名验证失败的原因排查

问题背景 #

尝试构建并验证ECDSA签名时遇到失败：

• 第一段代码中的sign函数生成的签名，用同一段代码的validate函数验证失败；
• 第二段代码的singmessage和validatemessage能正常互操作，但用singmessage生成的签名，用第一段的validate函数验证仍然失败。
  已确认使用配对的公私钥和相同的payload/消息，仍无法通过验证。

核心原因：哈希处理逻辑不匹配 #

两段代码的签名/验证流程中，哈希的处理方式不一致，导致签名与验证的内容不匹配：

1. 第一段代码的逻辑矛盾 #

• sign函数：手动计算payload的SHA256哈希，再用私钥对哈希值签名：

  payload_hash = hashlib.sha256(payload).digest()
  signature = key.sign(payload_hash)
  

• validate函数：调用verify时传入hashfunc=hashlib.sha256，此时ecdsa库会自动对传入的payload计算SHA256哈希，再验证签名是否匹配这个新哈希值：

  isvalid = key.verify(signature, payload, hashfunc=hashlib.sha256)
  

  相当于签名的是「payload的哈希」，但验证的是「payload的哈希的哈希」，自然不匹配。

2. 第二段代码的逻辑自洽 #

• singmessage函数：手动计算payload的SHA256哈希，对哈希值签名；
• validatemessage函数：同样手动计算payload的SHA256哈希，调用verify时直接传入这个哈希值，且不指定hashfunc参数，验证签名是否匹配该哈希值。
  两者逻辑一致，所以能正常验证。

3. 跨代码验证失败的原因 #

用singmessage生成的签名是基于「payload的哈希值」，但用validate验证时，会自动对payload再做一次哈希，相当于验证的是「payload哈希的哈希」，与签名的原始内容不匹配，因此验证失败。

修复方案 #

只需让签名和验证的哈希处理逻辑保持一致，二选一即可：

方案一：修改签名逻辑，让库自动处理哈希 #

修改第一段代码的sign函数，去掉手动哈希步骤，直接让ecdsa库处理哈希：

def sign(payload, certid):
    print("payload used to build sig")
    print(payload)
    path = os.path.join(os.path.expanduser('~'), 'Dokumente', 'privKeys', certid + '.pem')
    key_file = open(path, "rb")
    key = ecdsa.SigningKey.from_pem(key_file.read())
    # 去掉手动哈希，让库自动用SHA256处理payload
    signature = key.sign(payload, hashfunc=hashlib.sha256)
    print(validate(signature, payload, certid))
    return signature

方案二：修改验证逻辑，手动处理哈希 #

修改第一段代码的validate函数，手动计算哈希后再验证：

def validate(signature, payload, certID):
    path = os.path.join(os.path.expanduser('~'), 'Dokumente', 'publiccerts', certID + '.pem')
    key_file = open(path, "rb")
    key = ecdsa.VerifyingKey.from_pem(key_file.read())
    print("payload used for verify sig: ")
    print(payload)
    # 手动计算payload的SHA256哈希
    payload_hash = hashlib.sha256(payload).digest()
    # 验证签名与哈希值是否匹配，不指定hashfunc
    isvalid = key.verify(signature, payload_hash)
    print(isvalid)
    return isvalid

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Killrogg