基于liboqs的FALCON密钥与签名存储及验证问题求助

核心问题分析 #

• 直接合并写入字节到文件：读取时无法区分两个字节块，第二次读取会得到空字节
• Base64处理不完整：未完成「字节→Base64字符串→写入文件」和「读取字符串→Base64解码→字节」的完整流程
• 误用cryptography模块：liboqs返回的密钥是原始字节，不是该模块的密钥对象，因此无法调用其序列化方法

正确解决方案 #

方案1：二进制文件分别存储（推荐） #

将公钥、签名存入独立的二进制文件，从根源避免数据混淆。

生成并写入文件的代码（signer.py）

import oqs
import pprint

message = "Secret messagea".encode('utf-8')
algo = "Falcon-512"

with oqs.Signature(algo) as falcon:
    # 生成密钥对与签名
    pub_key = falcon.generate_keypair()
    pri_key = falcon.export_secret_key()
    sign = falcon.sign(message)
    
    # 本地验证签名（确认生成正确）
    check = falcon.verify(message, sign, pub_key)
    print("Valid signature?", check)

    # 写入公钥到二进制文件
    with open("falcon_pubkey.bin", "wb") as f:
        f.write(pub_key)
    
    # 写入签名到二进制文件
    with open("falcon_signature.bin", "wb") as f:
        f.write(sign)
    
    # 可选：保存私钥（仅用于后续签名，验证环节不需要）
    with open("falcon_privkey.bin", "wb") as f:
        f.write(pri_key)

读取并验证的代码（verifier.py）

import oqs

message = "Secret messagea".encode('utf-8')
algo = "Falcon-512"

# 读取公钥
with open("falcon_pubkey.bin", "rb") as f:
    pub_key = f.read()

# 读取签名
with open("falcon_signature.bin", "rb") as f:
    sign = f.read()

# 执行签名验证
with oqs.Signature(algo) as falcon:
    is_valid = falcon.verify(message, sign, pub_key)
    print("Signature verification result:", is_valid)

方案2：Base64编码存储（适合文本格式传输） #

将字节数据编码为Base64字符串，存入文本文件，读取时解码回原始字节。

生成并写入文件的代码（signer.py）

import oqs
import base64

message = "Secret messagea".encode('utf-8')
algo = "Falcon-512"

with oqs.Signature(algo) as falcon:
    pub_key = falcon.generate_keypair()
    sign = falcon.sign(message)
    
    check = falcon.verify(message, sign, pub_key)
    print("Valid signature?", check)

    # 编码为Base64字符串
    pub_key_b64 = base64.b64encode(pub_key).decode('utf-8')
    sign_b64 = base64.b64encode(sign).decode('utf-8')

    # 写入文本文件（每行存储一个数据）
    with open("falcon_data.txt", "w") as f:
        f.write(pub_key_b64 + "\n")
        f.write(sign_b64 + "\n")

读取并验证的代码（verifier.py）

import oqs
import base64

message = "Secret messagea".encode('utf-8')
algo = "Falcon-512"

# 读取文本文件并解码
with open("falcon_data.txt", "r") as f:
    pub_key_b64 = f.readline().strip()
    sign_b64 = f.readline().strip()

pub_key = base64.b64decode(pub_key_b64)
sign = base64.b64decode(sign_b64)

# 执行签名验证
with oqs.Signature(algo) as falcon:
    is_valid = falcon.verify(message, sign, pub_key)
    print("Signature verification result:", is_valid)

原方法失败原因解释 #

1. 合并写入字节文件：file.read()会一次性读取文件所有内容，第二次file.read()只能读到空字节，无法拆分公钥和签名。
2. Base64处理错误：仅执行了解码步骤，未先将字节编码为Base64字符串再写入文件，导致读取后解码的数据不匹配。
3. cryptography模块误用：liboqs返回的密钥是原始二进制字节流，不是cryptography库的密钥对象，因此不能调用public_bytes()这类方法。若需PEM格式，可手动添加PEM头尾（如-----BEGIN FALCON PUBLIC KEY-----），但liboqs本身支持直接处理原始字节，无需转换即可验证。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Blake