使用 HMAC 或 OpenSSL 进行 URL 签名答案

【问题标题】：URL Signing with HMAC or OpenSSL使用 HMAC 或 OpenSSL 进行 URL 签名
【发布时间】：2011-10-24 01:23:36
【问题描述】：

我对 url 签名感兴趣（例如http://.../?somearg=value&anotherarg=anothervalue&sig=aSKS9F3KL5xc），但我有一些要求让我没有解决方案。

我将使用PHP 或Python 作为页面，因此我需要能够使用两者之一进行签名和验证。
我的计划是使用 priv/pub 密钥方案对一些数据进行签名，并能够验证签名是否有效，但这就是复杂的地方：
验证时数据未知（不仅仅是somearg=value&anotherarg=anothervalue）

我的第一直觉是使用 OpenSSL，例如使用 RSA 密钥对，通过以下方式进行签名：openssl rsautl -sign -inkey private.pem -in sensitive -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。

使用 PHP 的 openssl_get_privatekey() 和 openssl_sign() 对数据进行签名就好了，但我需要知道（解密！）数据才能验证（我不会拥有）：openssl_get_publickey() 和 openssl_verify($data, $signature, $pubkeyid); 来自 @ 987654322@.

或者我在这里遗漏了什么？

所以我研究了 HMAC，但尽管 Python 和 PHP 都提供了许多哈希函数，但我对如何进行验证哈希。 PHP 的hash_hmac() 允许我使用“键”（或者在本例中为字符串键）创建散列。但是我该如何验证哈希是否有效（即 &sig= 不是由最终用户 &sig=abcdefg1234 手动输入的。

总结一下（对不起，问题太长了）：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，你有什么偏好吗？

非常感谢任何大小的指针！提前致谢，

乔什

【问题讨论】：

标签： url verification signing private-key hmac

【解决方案1】：

正如 Henning Makholm 指出的，HMAC 是比公钥更好的选择。对于会影响您的选择的特定场景，您应该考虑一些最佳做法：

是否要在签名中考虑主机名和方案 (http/https)？也许吧。
是否要考虑签名中的路径？可能。
是否要考虑签名中的查询字符串？可能。
您想在签名之前规范化参数顺序和转义吗？通常不会。
是否要嵌入签名时间等（以创建限时 URL）？
是否要将签名 URL 绑定到其他用户状态，例如 cookie？
您是否直接在 HMAC 中使用用户生成或用户可见的内容？如果是这样，您应该使用为每个请求随机分配的值“加盐”键。

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），并决定签名的位数您想保留（将 HMAC 值减半通常是安全的）。如果您选择 base64，请注意 url-safe 与 non-url-safe 实现使用的不同字母表。

这是一个用于签名路径 + 查询字符串的伪代码实现（无错误检查或加盐等）：

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，并支持所有常用语言。

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);

【讨论】：

【解决方案2】：

HMAC 是一种对称算法，因此没有单独的创建和检查算法。要检查，您只需计算最初应该计算的散列，并检查结果是否等于您从客户端实际获得的结果。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，我将一个实现定时为每次操作 15 毫秒），而 HMAC 相当快。

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

【讨论】：

感谢您解决这个问题。我认为简单地做一个“静态”哈希是不安全的，例如哈希（网址）（或哈希（盐+网址））。那时在哈希中使用时间会非常困难，并且参数最终会变得已知。
嗯，这取决于您要防范的是什么，这从您的问题中不清楚。通常，URL 中有一个生成时间参数，该参数包含在哈希输入中并经过检查，以便您可以拒绝陈旧的 URL。

【解决方案3】：

如果你想使用 HMAC 和 Python，那么：

$ 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。

http://e.com/api/?valid_until=1378045287.0&auth_user=user&signature=YlZpLFsjUKBalL4x5trhkeEgqE8%3D

在服务器端

请注意，在下面的示例中，request.GET 是作为示例给出的。它很可能与您的框架中使用的有所不同（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 产生一个 SignatureValidationResult 对象，它基本上包含两个属性：

result (bool)：如果数据有效，则为真。否则为假。
原因（列表）：字符串列表，表示验证错误。

【讨论】：