验证签名链SWI-Prolog

Question

验证签名链SWI-Prolog

3

这个问题涉及到在SWI-Prolog中打开和检查Pem文件。我已经下载并打开了证书，现在该如何验证签名链呢？我的步骤如下：

:-use_module(library(http/http_client)).

url('https://s3.amazonaws.com/echo.api/echo-api-cert-4.pem').

url_data1(Url,Certs):-
 http_open(Url,Stream,[]),
 all_certs(Stream,Certs),
 forall(member(C,Certs),my_validate(C)),
 close(Stream).

all_certs(Stream,[C1|Certs]):-
 catch(load_certificate(Stream,C1),_,fail),
 all_certs(Stream,Certs),!.
 all_certs(_Stream,[]).

my_validate(C):-
 memberchk(to_be_signed(Signed),C),
 memberchk(key(Key),C),
 memberchk(signature(Signature),C),
 memberchk(signature_algorithm(A),C),
 algo_code(A,Code),
 rsa_verify(Key,Signed,Signature,[type(Code)]).

algo_code('RSA-SHA256',sha256).
algo_code('RSA-SHA1',sha1).

目前这个失败了。

- user27815

这是你拥有的，但它做了什么或没有做什么才是问题所在？ - Daniel Lyons

2

证书“链”仅包含单个证书！这是自签名的吗？否则，颁发者的公钥是什么？ - mat

我试图使用一个演示的pem文件，但是我找不到一个包含证书链的文件。我已经更新了问题的URL，我认为它目前呈现了一个证书链，但据我所知，这个URL可能会在未来某个时间点移动或不呈现证书链！ - user27815

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- mat · Accepted Answer

前提条件

使用Prolog验证数字签名和整个证书链非常容易。

但是，您需要基本了解证书如何签名。一个证书链是一系列证书C₀，C₁，...，C_N。我使用C_N来表示根证书。根据使用的约定，您可以相应地反转顺序。

重要的是，证书C_k使用与C_k+1的公钥对应的私钥进行签名。

因此，您代码中的一个问题是，尽管证书是使用与其不同的证书对应的私钥进行签名的，但您错误地使用C的公钥验证C的签名。

一个不同的问题源于一些对正在签署的内容产生混淆。我们签署证书中待签署部分的哈希值，而不是数据本身。因此，我们必须针对该哈希值验证签名。

具体例子：

为了使这个答案自包含，我在这里发布文件包含的证书相关属性的相关数据，即撰写时文件所包含的证书的相关属性。

数据：

第一个证书：

从证书链中的第一个证书中，我们需要签名和待签署部分，它们是：

签名值为：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。待签名的数据为：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

第二个证书：

从第二个证书中，我们只需要公钥来验证之前证书所签发的签名。

公钥（RSA）：

key(public_key(rsa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

验证

计算哈希值

正如我所说的，哈希值实际上是被签名的内容。关键在于，我指的不是整个证书的哈希值，而是待签名部分的哈希值。这种区别很重要，因为整个证书的哈希值也包括签名，而当证书被签名时，签名当然还不可用。

在SWI-Prolog中，我们可以使用library(crypto)获取待签名部分的哈希值：

?- to_be_signed(TBS),
   hex_bytes(TBS, Bytes),
   crypto_data_hash(Bytes, Hash, [algorithm(sha256), encoding(octet)]).
TBS = "3082...EB3B62",
Bytes = [48, 130, 4, 102, 160, 3, 2, 1, 2|...],
Hash = '651bdcdd90251f71a47a5d1bbc6f28486c94d2dc3739dcd58ecb09b3f224ee05'.

我使用 sha256，因为第一个证书在其 signature_algorithm/1 字段中指示了 (RSA 和) SHA256。

使用 CLP(FD) 约束来验证签名是最简单的方法之一。我们只需要计算 Sig^Exp mod p。我们插入具体数字，使用 (#=)/2 来评估整数上的算术表达式：

X #= 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mod 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

其中 #= 是 Prolog 中的算术运算符，表示等式两边的值相等。mod 表示取模运算。

它的结果是：

X = 986236757547332986472011617696226561292849812918563355472727826767720188564083584387121625107510786855734801053524719833194566624465665316622563244215340671405971599343902468620306327831715457360719532421388780770165778156818229863337344187575566725786793391480600129482653072861971002459947277805295727097226389568776499707662505334062639449916265137796823793276300221537201727072401742985542559596685092673521228140822200236743113743661549252453726123450722876929538747702356573783116197523966334991563351853851212597377279504828784716104866621888265058037501385433453379649364782998949981722124880992983641605。

游览：关于CLP（FD）的效率和使用。

你可能会说：“嗯，我真的不需要( #= )/2，我可以一直使用(is)/2，这是我数十年前学到的。” 但是，如果你在这些示例中使用(is)/2，你很容易得到成千上万倍低效的代码。作为一个简单的基准测试，考虑以下谓词：

signature_pow(Sig, Exp, P, Pow) :-
        Pow #= Sig^Exp mod P.

现在我们有了以下查询：

时间（ signature_pow（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，0x010001，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，Pow））。

时间：

% 16个推断，0.000 CPU在0.000秒内（99％CPU，130624 Lips）

相比之下，如果我们在Prolog语言开发中进行回归，并用(is)/2代替(#=)/2，我们会得到：

% 3个推断，1.847 CPU在1.852秒内（100％CPU，2 Lips）

原因：在SWI-Prolog中，涉及(#=)/2的某些目标自动使用专门的算术谓词。您不需要学习这些谓词即可使用它们。 CLP(FD)为您完成。建议：在Prolog中使用CLP(FD)约束来推理整数。它们通常使您的谓词更通用，有时甚至大大提高效率。 clpfd

现在，X怎么样呢？为了看到它是什么，请考虑其十六进制编码：

?- format("~16r", [$X]).
 1fffffff...fff003031300d060960864801650304020105000420651bdcdd90251f71a47a5d1bbc6f28486c94d2dc3739dcd58ecb09b3f224ee05

这听起来很熟悉：最后，你会看到证书的待签名部分的哈希值。这意味着签名已经验证成功了！

使用library(crypto)中的rsa_verify/4进行签名验证也是可行的。

下面是完整的查询：

?- to_be_signed(TBS),
   hex_bytes(TBS, Bytes),
   crypto_data_hash(Bytes, Hash, [algorithm(sha256), encoding(octet)]),
   signature(Sig),
   key(Key),
   rsa_verify(Key, Hash, Sig, [type(sha256)]).

由于此操作“成功”，我们知道与Key相对应的私钥被用来生成签名。

结束语：

我有一个重要的声明：通常，这当然是完全不必要的！

SWI-Prolog SSL基础设施会自动验证证书链，因此每次使用http_open/3和相关谓词通过TLS建立连接时都会验证所有签名。但是，自己进行这些计算是很有趣的。有时候甚至是必须的，例如在本例中，您正在推理存储在某个地方的证书。

还有一个小小的说明：请在您的代码中使用setup_call_cleanup/3。否则，如果在close/1之前出现任何问题，您可能会泄漏文件描述符，事实上，在您的示例中就是这种情况。