Crypto++（二）数字签名算法DSA

本文翻译自 https://www.cryptopp.com/wiki/Digital_Signature_Algorithm，本人英文水平有限，如有翻译不当之处请给出修改建议！

DSA是数字签名算法，DSA是 FIPS 186中指定的三种数字签名方案之一。FIPS 186-2 指定了一个1024位的p，160位的q，并且使用SHA-1作为哈希算法。FIPS 186-3 使用更大的哈希值SHA-2作为哈希算法，p值增大到3072位，q值增大到256位。FIPS 186-3 在2009年6月生效。

在早期的FIPS186文档中，为了允许更小的DSA模运算，未定义 DSA_1024_BIT_MODULUS_ONLY。如果要使用一个更低级别的模运算大小，一定要记住模数的PRIME_LENGTH_MULTIPLE倍 一定要介于 DSA::MIN_PRIME_LENGTH和 DSA::MAX_PRIME_LENGTH之间。

1. 构造函数

DSA::PublicKey 和 DSA::PrivateKey 都是由不接受任何参数的模板类定义的。详细的定义参看gfpcrypt.h头文件。

2 样例程序

2.1 密钥生成

下面的样例代码生成一个DSA密钥。

#include "dsa.h"#include "osrng.h"int main(int argc, char* argv[]){   AutoSeededRandomPool rng;   // Generate Private Key   DSA::PrivateKey privateKey;   privateKey.GenerateRandomWithKeySize(rng, 1024);   // Generate Public Key      DSA::PublicKey publicKey;   publicKey.AssignFrom(PrivateKey);   if (!privateKey.Validate(rng, 3) || !publicKey.Validate(rng, 3))   {      throw runtime_error("DSA key generation failed");   }   return 0;}

2.2 加载和保存

下面的程序序列化DSA密钥为PKCS#8 和 X.509格式扩展了密钥生成样例， 在下面的代码中，编码后的密钥(encodedPublicKey 和 encodedPrivateKey)存在于内存中。密钥能够被持久化到磁盘中，使用FileSink 而是不 StringSink类。下面的代码使用StringSink和string来保存私钥。尽管方便，但是不是一个好的主意。

AutoSeededRandomPool rng;// Generate Public and Private KeysDSA::PrivateKey privateKey = ...; DSA::PublicKey publicKey = ...;...// DER Encoded Keysstring encodedPublicKey, encodedPrivateKey;// Serialize in PKCS#8 and X.509 formatpublicKey.Save( StringSink(encodedPublicKey).Ref() );privateKey.Save( StringSink(encodedPrivateKey).Ref() );// Decode DSA keysDSA::PrivateKey decodedPrivateKey;decodedPrivateKey.Load(   StringStore(encodedPrivateKey).Ref());DSA::PublicKey decodedPublicKey;decodedPublicKey.Load(  StringStore(encodedPublicKey).Ref());

2.3 签名生成和验证

建立在之前例子的基础上，接下来的例子签名并验证一个消息。签名使用SignerFilter完成，而验证是由SignatureVerificationFilter类完成的。

// Generate or Load the Public and Private KeysDSA::PrivateKey PrivateKey; DSA::PublicKey PublicKey;...string message = "DSA Signature";string signature;DSA::Signer signer( PrivateKey );StringSource ss1( message, true,     new SignerFilter( rng, signer,        new StringSink( signature )    ) // SignerFilter); // StringSourceDSA::Verifier verifier( PublicKey );StringSource ss2( message+signature, true,    new SignatureVerificationFilter(        verifier, NULL, THROW_EXCEPTION        /* SIGNATURE_AT_END */    ));cout << "Verified signature on message" << endl;

在上述的例子中，过滤器接受message+signature的串联，如果签名首先被插入，SIGNATURE_AT_BEGIN 应该被指定为一个额外的标签值。

DSA::Verifier verifier( PublicKey );StringSource ss( signature+message, true,    new SignatureVerificationFilter(        verifier, NULL,        THROW_EXCEPTION | SIGNATURE_AT_BEGIN    ));

接下来的样例验证签名而不抛出异常。该样例使用标签 PUT_RESULT。 SignatureVerificationFilter 将会把结果添加到附加的转换中。结果通过管道输入bool值result。为了方便管道（传输数据）变量被包装成ArraySink。以下代码中有三点值得关注：首先，同时指定PUT_RESULT 和 THROW_EXCEPTION没有任何意义；其次，StringSink不能够被使用因为为bool值不是继承自std::basic_string；最后，唯一的标签是PUT_RESULT，因此签名必须在最后呈现（SIGNATURE_AT_BEGIN没有被指定）。

...DSA::Verifier verifier( PublicKey );bool result = false;StringSource ss( message+signature, true,    new SignatureVerificationFilter(        verifier,        new ArraySink(            (byte*)&result, sizeof(result ) ),        PUT_RESULT | SIGNATURE_AT_END    ));if( true == result ) {    cout << "Verified signature on message" << endl;}

最后的代码使用一个鲜为人知的sink称为转向器。并不拥有其附加的BufferedTransformation转向器,所以附加对象没有被删除（行为的结果,转向器需要引用而不是指针)。那是有用的, 当需要一个中间结果，该结果从一个对象。

...DSA::Verifier verifier( PublicKey );SignatureVerificationFilter svf(    verifier /* SIGNATURE_AT_END */); // SignatureVerificationFilterStringSource ss( message+signature, true,    new Redirector( svf )); // StringSourceif( true == svf.GetLastResult() ) {    cout << "Verified signature on message" << endl;}