如何在ESP-IDF中从ATECC608B获取64字节ECDSA签名

尝试从buf中获取ATECC608B签名后的64字节ECDSA签名，但返回的大小为72字节，有时会根据hash的大小在70-72字节间变化。签名与验证功能可正常运行，但无法提取出64字节的签名。

相关签名生成代码：

ESP_LOGI(TAG, " Generating ECDSA Signature...");
ret = mbedtls_pk_sign(&pkey, MBEDTLS_MD_SHA256, hash, 0, buf, MBEDTLS_MPI_MAX_SIZE, &olen,
                          mbedtls_ctr_drbg_random, &ctr_drbg);
if (ret != 0)
{
  ESP_LOGI(TAG, " failed ! mbedtls_pk_sign returned -0x%04x", -ret);
  goto exit;
}
ESP_LOGI(TAG, " ok");

签名打印代码：

ESP_LOGI(TAG, "Signature:");
ESP_LOGW(TAG, "%i", olen);
ESP_LOG_BUFFER_HEX_LEVEL(TAG, buf, olen, ESP_LOG_WARN);

日志输出：

I (649) atecc_example: Signature:
W (649) atecc_example: 72
W (649) atecc_example: 30 46 02 21 00 f6 8b 21 9f 60 47 d3 f7 99 e0 a4
W (649) atecc_example: a1 0b df 4d d3 78 36 3e d1 0c 2c 34 4c 14 39 6d
W (659) atecc_example: 2f 5c cb 43 bc 02 21 00 bd 20 87 ed fa fa 81 db
W (669) atecc_example: 02 df 82 0e 3c 3d 5a 35 c3 6b c5 0d cb 35 d2 e1
W (679) atecc_example: 7b 3a 3a ca 21 59 6b cc

mbedtls_pk_sign返回的是ASN.1 DER编码格式的ECDSA签名，不是原始的64字节(r,s)拼接格式。DER编码的结构如下：

• 0x30：SEQUENCE类型标签
• 后续字节：整个签名的总长度
• 0x02：INTEGER类型标签（对应签名的r值）
• 后续字节：r值的字节长度（31或33字节，当r最高位为1时，会添加0x00前缀避免被解析为负数）
• r的实际字节数据
• 0x02：INTEGER类型标签（对应签名的s值）
• 后续字节：s值的字节长度
• s的实际字节数据

这就是签名长度在70-72字节波动的原因：当r或s的最高位为0时，会省略前缀0x00，整体长度减少2字节。

方案1：使用mbedtls API解析 #

通过mbedtls提供的接口直接提取r和s值，再拼接成64字节原始签名：

#include "mbedtls/ecdsa.h"

// 初始化上下文
mbedtls_ecdsa_context ecdsa_ctx;
mbedtls_ecdsa_init(&ecdsa_ctx);
mbedtls_mpi r, s;
mbedtls_mpi_init(&r);
mbedtls_mpi_init(&s);

// 从PK上下文导入密钥信息
if(mbedtls_ecdsa_from_pk(&ecdsa_ctx, &pkey) != 0) {
    // 处理错误逻辑
}

// 解析DER格式签名到r和s
if(mbedtls_ecdsa_read_signature(&ecdsa_ctx, buf, olen, &r, &s) != 0) {
    // 处理错误逻辑
}

uint8_t raw_signature[64] = {0};
// 将r转为32字节大端格式，填充到前32位
mbedtls_mpi_write_binary(&r, raw_signature, 32);
// 将s转为32字节大端格式，填充到后32位
mbedtls_mpi_write_binary(&s, raw_signature + 32, 32);

// 清理资源
mbedtls_mpi_free(&r);
mbedtls_mpi_free(&s);
mbedtls_ecdsa_free(&ecdsa_ctx);

方案2：手动解析DER结构 #

根据ASN.1 DER规则手动提取r和s的有效数据：

1. 跳过开头的0x30 xx（SEQUENCE标签和长度）
2. 读取0x02 xx（r的INTEGER标签和长度）：
   • 如果长度是33，跳过第一个字节（0x00前缀），取后面32字节作为r
   • 如果长度是31，直接取31字节，前面补1个0x00凑成32字节
3. 读取0x02 xx（s的INTEGER标签和长度），按同样规则提取32字节的s
4. 将r和s拼接得到64字节原始签名

内容的提问来源于stack exchange，提问作者damo