API 签名算法以及 EdDSA 的 Ed25519 签名算法的使用

闻音麻花

于 2024-04-25 11:48:52 发布

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分类专栏： SpringBoot 文章标签： java

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Java 实现 API 签名算法以及 EdDSA 的 Ed25519 签名算法的使用

API 签名

精简版

签名: 指在数字通信或数据交换过程中，用来保证消息完整性和来源可信度的一种特定数据结构。这个“签名”不是传统意义上的手写签名或物理印章，而是一个经过特定数学运算产生的、代表发送者对消息认可的电子印记。
API 签名算法：就是针对 请求数据（请求参数等等）进行签名。

API签名算法如何保证确保API请求的完整性和来源的可信性呢？

API 签名算法生成一对密钥（公钥和私钥），私钥签名后的数据通过公钥验签，配对的密钥验签的结果一定为true，除非签名的信息被篡改；

其中私钥用来对请求数据进行签名，使用公钥进行验签；

公钥可以被传递，但是私钥不能被传递；

概念版

API 签名算法是对请求数据进行签名。具体来说，签名过程是为了确保API请求的完整性和来源的可信性，防止数据在传输过程中被篡改，同时验证请求发起者拥有合法的权限。以下是签名算法对API请求数据进行签名的详细说明：

请求参数：
签名算法通常针对 API 请求中包含的所有关键参数进行签名。这些参数可能包括但不限于：访问令牌（Access Token）、请求方法（GET、POST等）、请求路径（URL）、查询参数、请求体（JSON、XML等格式的数据）、时间戳、nonce（一次性随机值，用于防止重放攻击）等。
参数通常按照一定的规则（如字母序、参数重要性）进行排序，确保双方（客户端和服务端）对签名数据的处理方式一致。
签名密钥：
签名过程需要用到一个或多个密钥。这些密钥可能是对称密钥（如HMAC-SHA256签名中使用的密钥）或非对称密钥对（如RSA、ECDSA签名中使用的私钥和公钥）。密钥通常由服务提供商分配给API使用者，或者由使用者根据服务提供商的规范自行生成，并在安全通道上传递给服务提供商。
签名生成：
客户端（API使用者）将排序后的请求参数拼接成一个字符串或序列化为二进制数据，然后使用指定的签名算法（如HMAC、RSA、ECDSA等）和对应的密钥对这个数据进行签名运算，生成一个固定长度的签名值（通常为一串十六进制或Base64编码的字符串）。
签名传递：
客户端将生成的签名值附加到API请求中，通常作为请求头的一个字段（如Authorization、X-Signature、Signature等）发送给服务端。同时，原始请求参数也随请求一同发送。
签名验证：
服务端收到请求后，首先提取请求头中的签名值和请求中的所有相关参数。接着，按照与客户端相同的规则重新计算这些参数的签名。如果重新计算得到的签名与接收到的签名值匹配，说明请求数据在传输过程中未被篡改，且请求来自持有正确密钥的合法客户端。

综上所述，API签名算法是对API请求数据（包括请求参数）进行签名，目的是确保请求的完整性和来源的可信性。签名过程涉及到请求参数的规范化、密钥的使用、签名值的生成与传递以及服务端的签名验证。通过签名，服务端可以有效地鉴别请求的真伪，保障API接口的安全性。

Java 使用 Ed25519 算法进行签名和验签

1.引入依赖

使用EdDSA（Edwards-curve Digital Signature Algorithm）进行签名操作，需要借助于BouncyCastle库，因为它提供了对 EdDSA 算法的支持。添加了BouncyCastle作为JCE（Java Cryptography Extension）的提供者。

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>最新版本号</version>
</dependency>

2.编写 EdDSA 签名、Ed25519

步骤：
生成公钥和私钥并保存在数据库中

添加 BouncyCastle 作为 JCE 提供者;
生成密钥对;
获取私钥和公钥;
将公钥和私钥转换为 byte 数组，经过 Base64 编码之后转换为字符串，方便存储在数据库中

签名和验签：

从数据库中取出公钥和私钥;
使用私钥对请求数据进行签名，之后转发给其他请求;
在另外的服务器中使用公钥验签。

package com.mahua.studytest.encryption;

import org.bouncycastle.crypto.AsymmetricCipherKeyPair;
import org.bouncycastle.crypto.generators.Ed25519KeyPairGenerator;
import org.bouncycastle.crypto.params.Ed25519KeyGenerationParameters;
import org.bouncycastle.crypto.para