| 如今 XML已经非常普及了，越来越多的公司都在网上使用XML传输 结构化数据，特别是在电子商务中 XML应用尤其突出，比如在客户端用Web服务获取服务器端的office文件，修改后再回传给服务器。因此 XML文档的安全性也变得愈加重要，也越来越多地受到人们的关注。我们可以对 XML文件进行 数字签名，保证 XML文档的安全，以便确认原始文档没有被污染或变更。
1999年，IBM 推出了XML安全组件，这是XML签名规范的原型， 它包含一些自动生成XML数字签名、实现 W3C 的“规范”XML工作草案，以及通过XML加密的实验性实现来提供元素级加密的实用程序；它还提供一种在应用到XML文档时处理安全性特定要求的方式，引入了“可扩展访问控制语言（ XACL）”的XML模式定义。 2001年，世界互联网联盟 (W3C) 和因特网工程任务组 (IETF) 共同组建的XMLSignature工作组，公布了XML数字签名的推荐版本──XML签名的语法和处理规范（缩写为XMLDSIG），作为数字签名的规范推出。自 2002 年 2 月以来，它一直是正式的 W3C 推荐规范，并得到了广泛的应用：微软.NET Framework 中的 System.Security.Cryptography.XML就应用了此规范。 W3C将XML数字签名解释为：定义一种与XML语法兼容的数字签名语法描述规范，描述数字签名本身和签名的生成与验证过程。作为一个安全有效的数字签名方案，该规范提供了数字签名的完整性、签名确认性和不可抵赖性。为了适应不同的文件系统和剖析器，XML签名非常依赖“规范化”的概念，以便签名能够在XML文档所碰到的各种环境中起作用。在目前的规范中规定：消息摘要使用SHA—l算法，消息鉴别编码使用HMAC算法，数字签名使用DSA和PKCS1算法；在安全模式上，可以使用基于对称密钥和基于公开密钥两种体制。 [NextPage]
XML签名可以用来确保XML文档内的内容没有发生改变，如果和XML加密联合使用，即可保证所接收的数据就是所发送的数据，外人无法阅读加密内容。XML数字签名有两种方式，即封装签名和分离签名，可以应用到任意数据内容。所谓封装（或被封装）签名，是指数据和签名在同一个XML文档中，而那些数据在签名元素外部的签名称为分离签名。下面是一个分离签名示例，XML文件经过数字签名之后，其内容如下所示： [s01]<Signature Id=MyFirstSignature xmlns=http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#> [s02]<SignedInfo> [s03]<CanonicalizationMethod Algorithm=http://www.w3.org/TR/2001/ REC-XML-c14n-20010315/> [s04]<SignatureMethod Algorithm=http://www.w3.org/2000/09/ xmldsig#dsa-sha1/> [s05] <Reference URI=http://www.w3.org/TR/2000/REC-xhtml1-20000126/> [s06] <Transforms> [s07] <Transform Algorithm=http://www.w3.org/TR/2001/REC-XML-c14n- 20010315/> [s08] </Transforms> [s09] <DigestMethod?Algorithm=http://www.w3.org/2000/09/ xmldsig#sha1/> [s10] <Digestvalue>j6lwx3rvEPO0vKtMup4NbeVu8nk=</Digestvalue> [s11] </Reference> [s12]</SignedInfo> [s13]<Signaturevalue>MC0CFFrVLtRlk=...</Signaturevalue> [s14] <KeyInfo> [s15a] <Keyvalue> [s15b] <DSAKeyvalue> [s15c] <p>...</p><Q>...</Q><G>...</G><Y>...</Y> [s15d] </DSAKeyvalue> [s15e] </Keyvalue> [s16] </KeyInfo> [s17]</Signature> 以上清单中 s02行和s12行之间是SignedInfo元素，即实际签名的信息。SignedInfo 的核心验证由两个必要过程组成：对 SignedInfo 的签名验证和 SignedInfo 内部每个 Reference 摘要的验证。 s03行上， CanonicalizationMethod 标识了一种算法，这种算法被用来规范化 SignedInfo 元素，然后该元素作为签名操作的一部分被编摘。规范化（Canonicalization）是一种方法，过程使用该方法处理可包含在同一数据元素内部的不同数据流，例如，可以包含两种不同方法来表示文本。规范化是解释原始数据以使空格显示为空格而不显示为 ASCII 码的方法。 s04行上，SignatureMethod引用的是将规范化的SignedInfo转换成Signaturevalue所用的算法。它是密钥相关的算法和摘要算法（在这里是DSA和SHA-1）的组合，为算法名签名以抵抗攻击，该攻击是基于替换成效率更低的算法。要提高应用程序的互操作性，候选方案指定一组需要实现的签名算法，虽然它们的使用任凭签名创建者处理。 [s05-11] 每个 Reference 元素都包括摘要方法和对已标识数据对象计算得出的摘要值。它还可能包括产生对摘要操作的输入的转换。数据对象的签名是通过计算其摘要值并对该值的签名进行的。稍后通过引用和签名验证来检查该签名，这些验证将重新创建摘要值并确保它与该数据对象中的内容匹配。 s05行上，Reference 的这个可选 URI 属性标识要签名的数据对象。在一个 Signature 中，至多可以对一个 Reference 省略该属性。（为了确保明确地匹配引用和对象，要强加这个限制。） [s05-08] 该标识与 transforms 一起是签名者提供的描述，其内容有关它们如何获得已编摘形式的已签名数据对象（即，已编摘的内容）。验证者还可能以另一种方法获得已编摘的内容，只要摘要验证这种方法。 Transforms 是一种可选的处理步骤排序列表，在编摘资源内容之前，对它应用这些步骤。这是解密所需遵循的轨迹。Transforms 可以包括如规范化、编码／解码（包括压缩／扩张）、XSLT 和 XPath 等操作。XPath 转换有些复杂，因为它们允许签名者派生出省略一部分源文档的XML文档，并将XML树限制为它原来的那样。因此，未包含部分可以更改，而不影响签名有效性。 如果不存在 Transforms 元素，则直接编摘资源内容。应该记住，即使在候选方案中指定了基本缺省设置，还是允许用户指定的转换。 [s09-10] DigestMethod 是在应用 Transforms（如果已经指定它）之后对数据应用以产生 DigestValue 的算法。DigestValue 的签名是将资源内容与签名者密钥绑定的机制。 s13行上是SignatureValue 元素本身，它在 SignedInfo 之外，即位于签名部分之外，不过计算 SignatureValue 所使用的算法则包括在已签名的信息中。 s14行和s16行之间是KeyInfo元素（该元素是可选的），它指出了用于验证签名的密钥。标识机制可以包括证书、密钥名称和密钥协议算法。KeyInfo 是可选的有两个原因。首先，签名者可能不希望向所有文档处理方披露任何密钥信息。为什么总要告诉人家？其次，该信息在应用程序上下文中可能是已知的，并且不需要明确表示。由于 KeyInfo 在 SignedInfo 之外，所以如果签名者希望将密钥信息与签名绑定，那么 Reference 可以容易地将 KeyInfo 作为签名的一部分标识并将其包括在内。 [NextPage]
你可以从 IBM 的 alphaWorks 获得IBM 的安全组件，该安全组件中有一个自动生成XML数字签名的工具，使用它即可给XML文件 签名。 此外，微软也发展了一套机遇数字证书的XMLsigned认证方式， 使用微软提供的 XMLsign.exe工具，也可以给XML文件数字签名 。 为了保护你的 XML文件，微软提供了office 2003 Developing resource/smart document developing software toolkit软件，该软件中有一个名为 XMLsign.exe 的 工具，你可以使用它对 XML文件数字签名，方法如下： 首先下载安装微软的office 2003完整版，其大小有670MB，各大网站均有下载；然后下载安装office 2003 Developing resource/smart document developing software toolkit软件（下载地址 http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=24a557f7-eb06-4a2c-8f6c-2767b174126f&displaylang=en ），安装完成后，在X:\Program Files\Microsoft Office 2003 Developer Resources\Microsoft Office 2003 Smart Document SDK\Tools目录下就有一个XMLsign.exe文件，利用该文件即可对XML文件签名。 接下来，下载安装微软的 Authenticode for Internet Explorer 5.0（下载地址 http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=2b742795-d0f0-4a66-b27f-22a95fcd3425&displaylang=en ），该工具包中有个 makecert.exe程序，你可以用它来制作自己的数字证书，产生一个数字证书文件lacl.cer和对应的私匙文件lacl.pvk，操作步骤如下： 将 XMLsign.exe和要签名文件 sonnet.XML，都 拷贝到 makecert.exe所在目录；然后在命令提示行中，用CD命令进入makecert.exe所在目录，输入以下命令 makecert -sv lacl.pvk -n CN=lh1 lacl.cer 由以上数字证书，生成一个spc证书（lacl.spc），操作步骤是：在命令提示行中，用CD命令进入makecert.exe所在目录，然后输入命令cert2spc lacl.cer lacl.spc即可。 用spc证书，对某个XML文件进行数字签名，操作步骤如下：先在Windows下进入目录，把要签名的XML文件（例如sonnet.XML）和XMLsign.exe，都拷贝到makecert.exe所在目录下；然后在命令提示行中，用CD命令进入makecert.exe所在目录，输入命令XMLsign sonnet.XML-spc lacl.spc -v lacl.pvk [NextPage] 二、XML安全组件签名法 IBM 的 X ML 安全组件，也可以对XML文件进行数字签名，方法如下： 下载安装 Java 2 Development Kit ，下载地址http://192.18.97.149/ECom/EComTicketServlet/BEGIN7266332AC4DA34792F559F9D93294C03/-2147483648/719182887/1/430034/429902/719182887/2ts+/westCoastFSEND/j2sdk-1.4.1_07-oth-JPR/j2sdk-1.4.1_07-oth-JPR:1/j2sdk-1_4_1_07-windows-i586.exe ，文件大小 37MB ；然后 下载安装之XMLSecurity Suite （http://www.alphaworks.ibm.com/tech/xmlsecuritysuite ） ，将 /xss4j/samples和xss4j.jar （http://pws.prserv.net/Hiroshi.Maruyama/xmlbook/samples4v2/chap3/xss4j.jar ）添加至你的 classpath 中。 在对 XML文件数字签名之前，首先应该有一个X.509数字证书，你可以用 Java 2 的 keytool 命令创建这个数字证书，方法如下：进入命令提示符下，CD命令进入X:\Program Files\j2sdk1.4.1_07\bin目录，输入以下命令 keytool -genkey -dname CN=lh1, OU=cwk, O=zlsgs,L=liuan, S=anhui, C=china -keypass 123456 -storepass security -alias xss4j 在以上命令中， dname称为特异名，特异名在整个因特网上都是唯一的，dname由普通名(CN)、组织单元(OU)、组织(O)、区域 (L)、州(S)和国家(C)组成；密匙库 (-storepass) 的密码为 security，此证书的私钥密码 (-keypass)为123456，而 xss4j 则是认证 (-alias) 的别名。 下面我们要用刚才生成的数字证书，对 d:/xss4j/samples/sonnet.xml文件进行数字签名，首先我们看看如何对内部XML资源数字签名？如果你要以这种方式对sonnet.xml签名，签名过后，将会产生一个新文件lh.XML，该文件内容如下图1所示，包含了签名信息、密钥和原来sonnet.xml文件的内容（如下图1）。
图1 要创建这样的数字签名，你可以使用 SampleSign 应用程序，这个程序是XML安全组件附带的，你可以在 xss4j/samples 目录中找到之。以下是对 sonnet.XML进行数字签名的方法： 进入命令提示符下， CD命令进入X:\Program Files\j2sdk1.4.1_07\bin目录，输入以下命令（注意以下命令是单行的） java SampleSign xss4j security 123456 –embXMLfile:///d:/xss4j/samples/sonnet.XML> lh.XML 请注意：上面命令中的别名（ xss4j）、密匙库密码（security）、私钥密码（123456）、与以上keytool 命令中的相同，这里用 file: URL 代替了简单的文件名，而输出内容则送至（用 >操作符）文件 lh.xml中。执行过该命令之后，利用证书对内部XML资源数字签名就大功告成，结果会产生一个签名过的XML文件lh.XML。 对外部XML资源签名，表明文件中的<Signature>下包含XML资源的 URL，而不是资源本身，即分离的数字签名。要创建这样的数字签名，应使用 -extXML选项，方法如下：进入命令提示符下，CD命令进入X:\Program Files\j2sdk1.4.1_07\bin目录，输入以下命令 java SampleSign xss4j security 123456 –extXMLfile:///d:/xss4j/samples/sonnet.XML> external-lh.XML 于是将产生一个签名过的 XML文件external-lh.XML，它与以上的lh.XML相似，不过sonnet.xml文件的内容，并没有被复制到external-lh.xml中的<Signature>下。 XML安全组件还提供了一个实用程序 SampleVerify，用来验证数字签名。使用它，你可以检查某个签名过的XML文件，以便确认被签名的资源没有被篡改，此外还能检查该签名与发送者的证书信息是否相符。 例如要验证 external-lh.xml中的数字签名，你可以这样操作：进入命令提示符下，输入以下命令 java SampleVerify -dom < external-lh.XML 显示结果如下： Signer: CN=lh1, OU=cwk, O=zlsgs,L=liuan, S=anhui, C=china SignedInfo Bytes: 1069 ---------------------------------------- --> Location: file:///d:/xss4j/samples/sonnet.XML Validity: Ok --> SignedInfo: Ok --> All: Ok? 从以上命令的显示结果可知，该数字 签名有效， 签名过的文件没有被改动。假如签名过的文件被改动了，以上命令执行后，将会显示不同的结果，表示该签名不再有效，于是改动过的XML文件同数字签名就不符，我们即可知道不能信任该文件。 |
xmlsign [options] filename |
|---|
| Argument | Description |
|---|---|
| filename | The name of the manifest file to sign. |
| Option | Description |
|---|---|
| -ch | Display information for all certificate chains used in the signature. |
| -cn name | Specifies the common name of the certificate in the certificate store. |
| -g | Show the standard certificate information dialog. |
| -Gui | Displays the user interface included with the original release of the Smart Document SDK. Important You cannot use this user interface to add a time stamp to the XML signature on the XML expansion pack manifest file. |
| -k keyname | Specifies the key container name. |
| -n level | Specifies the level of information to display about the signing certificate.
|
| -pprovider | Specifies the name of the cryptographic provider on the system. |
| -s store | Specifies the certificate store that contains the signing certificate. The default is my store. |
| -spc file | Specifies the software publisher certificate (SPC) file that contains software publishing certificates. |
| -t URL | Indicates that the file is to have a time stamp by the time-stamp server at the specified address (e.g. http://timestamp.verisign.com/scripts/timestamp.dll ). |
| -v pvkFile | Specifies the private key (.pvk) file name that contains the private key. |
| -y | Verifies the signature in the specified file. |
To sign with a software publisher certificate (SPC) file, you must specify the -spc and -v options if your private key is in a .PVK file. If your private key is in a registry key container, you must specify the -spc and-k options.
-
The following command signs a manifest file using an SPC and a private key from the the registry key container.
xmlsign -spc XYZ.spc -k XYZ manifestXYZ.xml -
The following command signs the manifest file using a certificate andprivate key.
xmlsign -spc manifestXYZ.spc -v manifestXYZ.pvk manifestXYZ.xml - The following command signs a manifest file using a nCipher certificate and a private key in a registry key container.
xmlsign -c manifestXYZ.cer -k manifestXYZ -p "nCipher Enhanced Cryptographic Provider" manifestXYZ.xml
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