使用 HMAC 或 OpenSSL 进行 URL 签名

Question

我对网址签名感兴趣（例如 http://.../? somearg=value&anotherarg=anothervalue&sig=aSKS9F3KL5xc），但我有一些要求，这让我还没有解决方案。

• 我将使用 PHP 或 Python 来创建页面，因此我需要能够使用两者之一来签署和验证签名。
• 我的计划是使用 priv/pub 密钥方案来签署一些数据，并能够验证签名是否有效，但这就是事情变得复杂的地方：
• 验证发生时数据是未知的（它不仅仅是 < code>somearg=value&anotherarg=anothervalue)

我的第一反应是使用 OpenSSL，例如使用 RSA 密钥对，通过以下方式执行类似签名的操作：openssl rsautl -sign -inkey private.pem -insensitive-out privsigned 并仅基于 privsigned 数据和密钥进行验证：openssl rsautl -verify -inkey public.pem -in privsigned -pubin代码>.

使用 PHP 的 openssl_get_privatekey() 和 openssl_sign() 对数据进行签名就可以了，但我需要知道（解密的！）数据才能验证（我不会这样做） ): openssl_get_publickey() 和 openssl_verify($data, $signature, $pubkeyid); 来自 http://php.net/openssl_verify。

或者我在这里遗漏了什么？

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因此，我研究了 HMAC，但是尽管 Python 和 PHP 中都提供了许多哈希函数，但我对如何处理验证哈希值。 PHP 的 hash_hmac() 允许我使用“键”（或者在本例中为字符串键）创建哈希。但是我该如何验证哈希值是否有效（即 &sig= 不仅仅是由最终用户 &sig=abcdefg1234 手动输入的。

总结一下（抱歉这个长问题）：我如何验证我的服务器的（证书/字符串）密钥是否已生成签名/哈希（假设我无法通过重做所述数据的哈希来验证）？对于我应该选择哪条路线，Priv/pub-key 还是 HMAC，您有什么偏好吗？

非常感谢任何大大小小的指示！ 预先感谢，

• 乔什

Answer 1

正如 Henning Makholm 指出的那样，HMAC 是比公钥更好的选择。您应该针对您的特定场景考虑一些最佳实践，这些实践将影响您的选择：

• 您是否要考虑签名中的主机名和方案 (http/https)？或许。
• 您想考虑签名中的路径吗？大概。
• 您想考虑签名中的查询字符串吗？大概。
• 您想在签名之前标准化参数顺序并转义吗？通常不会。
• 您想嵌入签名时间等（以创建有时间限制的 URL）吗？
• 您是否想将签名 URL 与其他用户状态（例如 cookie）绑定？
• 您是否直接在 HMAC 中使用用户生成的或用户可见的内容？如果是这样，您应该使用为每个请求随机化的值对键进行“加盐”。

计算签名时，您需要以 URL 友好的方式对其进行编码（base64 和 base32 是流行的选择）并选择 HMAC 算法（例如 SHA-256），并决定要使用多少位签名保留（将 HMAC 值截断一半通常是安全的）。如果您选择 base64，请注意 url 安全与非 url 安全实现使用的不同字母。

这是用于签名路径 + 查询字符串的伪代码实现（没有错误检查或加盐等）：

const secret = ...;

def sign(path, querystring):
  return path + "?" + querystring + "&sig=" + url_encode(base64_encode(hmacsha256(secret, path + "?" + querystring).truncate(16)))

def verify(path, querystring):
  querystring_without_sig = remove_query_parameter(querystring, "sig")
  sig = base64_decode(url_decode(get_query_parameter(querystring, "sig")))
  if hmacsha256(secret, path + "?" + querystring_without_sig)[:16] != sig:
    raise "invalid sig"

建议使用 HMAC SHA256，并且可用于所有常见语言。

Java：

Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA256");
mac.init(secret);
return mac.doFinal(value.getBytes());

Python：

hmac.new(secret, input, hashlib.sha256).digest()

PHP：

hash_hmac("sha256", value, secret);

Answer 2

HMAC是一种对称算法，因此没有单独的创建和检查算法。要进行检查，您只需计算最初应该计算的哈希值，并检查结果是否等于您实际从客户端获得的结果。安全性取决于仅存在于您的服务器上的 HMAC 密钥。

除非您需要不知道密钥的人可以验证签名，否则出于效率原因，HMAC 可能是比公钥系统更好的选择。创建或验证公钥签名可能需要几毫秒的时间（几年前，我将一次实现的时间安排为每次操作 15 毫秒），而 HMAC 的速度相当快。

（哦，如果不知道任何类型的签名应该签名的数据，你就无法验证任何类型的签名。据我所知，这没有任何意义）。

Answer 3

如果您想使用 HMAC 和 Python，则：

$ pip install ska

在客户端

from ska import sign_url

signed_url = sign_url(
    auth_user='user', 
    secret_key='your-secret_key', 
    url='http://e.com/api/'
)

生成的 URL 如下所示。

<一href="http://e.com/api/?valid_until=1378045287.0&auth_user=user&signature=YlZpLFsjUKBalL4x5trhkeEgqE8%3D ">http://e.com/api/?valid_until=1378045287.0&auth_user=user&signature=YlZpLFsjUKBalL4x5trhkeEgqE8%3D

在服务器端

请注意，下面的示例中给出了 request.GET 作为示例。它很可能与您框架中使用的内容有所不同（除非您使用 Django）。

from ska import validate_signed_request_data

validation_result = validate_signed_request_data(
    data = request.GET, # Note, that ``request.GET`` is given as example.
    secret_key = 'your-secret_key'
)

validate_signed_request_data 生成一个 SignatureValidationResult 对象，该对象基本上包含两个属性：

• result (bool)：如果数据有效，则为 True。否则为假。
• Reason (list)：字符串列表，指示验证错误。