OpenSSL 签名验证详解：PKCS7* p7、cafile 与 RSA 验签实现

最新推荐文章于 2025-10-02 04:37:18 发布

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OpenSSL 签名验证详解：PKCS7* p7、cafile 与 RSA 验签实现

摘要

本文深入剖析 OpenSSL 中 PKCS7* p7 数据结构和 cafile 的作用及相互关系，详细讲解基于 OpenSSL 的 RSA 验签字符串的 C 语言实现，涵盖签名解析、证书加载、验证流程及关键要点，助力开发者掌握数字签名验证技术，确保数据完整性和来源可靠性。

一、PKCS7* p7 与 cafile 的关键作用

（一）PKCS7* p7：签名数据的核心载体

结构与内容
- PKCS#7（Public Key Cryptography Standards #7）标准涵盖数字签名、证书、数据加密及消息认证。PKCS7* p7 是处理 PKCS#7 格式数字签名的关键数据结构，通过 d2i_PKCS7_bio() 函数将 DER 编码的 PKCS#7 数据解析为该结构体。
- p7 包含丰富的签名信息，如签名者信息、签名算法、签名数据及证书链等。在验证签名时，PKCS7_verify() 函数利用这些信息验证签名有效性、检查证书链完整性，确保数据未被篡改。

缺失影响

PKCS7* p7 = d2i_PKCS7_bio(signp7_mem, 0);
if (p7 == NULL) {
     
     
    // 无法获取签名信息，验证过程无法进行
}

若缺失 p7，将无法读取签名数据，整个验证过程直接失败，相当于没有验证对象。

释放内存
- 使用完毕后，需调用 PKCS7_free(p7); 释放结构体，避免内存泄漏。

（二）cafile：信任链的根基

作用与使用
- cafile 是包含根证书或中间证书的 CA（Certificate Authority，证书颁发机构）证书文件，用于建立信任链，验证签名者证书合法性，是数字签名验证的信任锚点。
- 在代码中，通过 X509_STORE_load_locations(store, cafile, NULL) 将 CA 证书加载到证书库。PKCS7_verify() 函数利用加载的 CA 证书验证签名者证书，检查证书链完整性，确认签名者证书由可信 CA 签发。

缺失影响

if (!X509_STORE_load_locations(store, cafile, NULL)) {
     
     
    LOG_ERR("Load CA file %s fail\n", cafile);
    // 无法建立信任链，验证过程无法完成
    return CRYPTO_FAIL;
}

若 cafile 缺失或无效，无法验证签名者证书真实性，无法确认签名者身份，相当于有签名但无法确认其真实性，验证过程无法完成。

两者关系
- p7 是验证对象（要验证什么），cafile 是验证依据（如何验证），二者缺一不可，只有结合才能完成完整的签名验证过程。

二、OpenSSL RSA 验签字符串的 C 语言实现

（一）完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/bio.h>
#include <openssl/buffer.h>

// 错误处理函数
void handle_openssl_error() {
   
   
    ERR_print_errors_fp(stderr);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

// Base64解码函数
int base64_decode(const char *base64_data, unsigned char **decoded_data, size_t *decoded_len) {
   
   
    BIO *bio, *b64;
    int len = strlen(base64_data)