如何实现KECCAK-384哈希与NONEwithRSA签名分步操作（无外部库）

核心逻辑 #

由于KECCAK-384无官方标准OID，无法直接通过Signature.getInstance("KECCAK-384withRSA")调用标准签名算法，因此需要手动构造符合PKCS#1规范的DigestInfo DER结构，再通过NoneWithRSA签名该结构，以此等效实现「KECCAK-384哈希→RSA签名」的两步流程。

分步实现 #

1. 计算KECCAK-384哈希值 #

Java 11及以上版本原生支持KECCAK哈希算法，直接通过MessageDigest计算：

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

// 待签名原始数据
byte[] rawData = "your data to sign".getBytes();

// 计算KECCAK-384哈希
MessageDigest keccakDigest = MessageDigest.getInstance("KECCAK-384");
byte[] hashValue = keccakDigest.digest(rawData);

2. 手动构造DigestInfo的DER编码 #

PKCS#1定义的DigestInfo ASN.1结构为：

DigestInfo ::= SEQUENCE {
    digestAlgorithm AlgorithmIdentifier,
    digest OCTET STRING
}

AlgorithmIdentifier ::= SEQUENCE {
    algorithm OBJECT IDENTIFIER,
    parameters ANY DEFINED BY algorithm OPTIONAL
}

KECCAK-384对应的标准OID为2.16.840.1.101.3.4.2.9，我们基于该OID构造DER编码：

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;

// 1. 构造AlgorithmIdentifier的DER编码
// KECCAK-384 OID的DER编码：06 09 60 86 48 01 65 03 04 02 09
byte[] oidDer = new byte[]{0x06, 0x09, 0x60, (byte)0x86, 0x48, 0x01, 0x65, 0x03, 0x04, 0x02, 0x09};
// 参数部分为NULL（KECCAK无额外参数），DER编码：05 00
byte[] paramsDer = new byte[]{0x05, 0x00};

ByteArrayOutputStream algIdBaos = new ByteArrayOutputStream();
algIdBaos.write(0x30); // SEQUENCE标签
algIdBaos.write(oidDer.length + paramsDer.length); // 总长度
algIdBaos.write(oidDer);
algIdBaos.write(paramsDer);
byte[] algIdDer = algIdBaos.toByteArray();

// 2. 构造Digest的OCTET STRING编码
ByteArrayOutputStream digestBaos = new ByteArrayOutputStream();
digestBaos.write(0x04); // OCTET STRING标签
digestBaos.write(hashValue.length); // 哈希值长度
digestBaos.write(hashValue);
byte[] digestDer = digestBaos.toByteArray();

// 3. 构造完整的DigestInfo SEQUENCE
ByteArrayOutputStream digestInfoBaos = new ByteArrayOutputStream();
digestInfoBaos.write(0x30); // SEQUENCE标签
digestInfoBaos.write(algIdDer.length + digestDer.length); // 总长度
digestInfoBaos.write(algIdDer);
digestInfoBaos.write(digestDer);
byte[] digestInfo = digestInfoBaos.toByteArray();

3. 执行RSA签名 #

与你提供的SHA3-384示例逻辑一致，使用NoneWithRSA签名构造好的DigestInfo：

import java.security.KeyPair;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.Signature;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.SignatureException;

// 初始化RSA签名实例
Signature signatureEngine = Signature.getInstance("NoneWithRSA");
PrivateKey rsaPrivateKey = yourRsaKeyPair.getPrivate(); // 替换为你的RSA私钥
signatureEngine.initSign(rsaPrivateKey);
signatureEngine.update(digestInfo);
byte[] finalSignature = signatureEngine.sign();

签名验证说明 #

验证签名时需同步执行以下步骤：

1. 对原始数据重新计算KECCAK-384哈希
2. 使用相同OID构造DigestInfo
3. 初始化NoneWithRSA签名实例，传入公钥后调用verify()方法，传入DigestInfo和签名值

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Chico Rico