Java sshtools 生成的 EDDSA 签名与 Python 的 pycryptome 生成的签名不匹配

我有一个 python 库，它使用 pycryptodome library 使用 openssh 格式的 ED25519 私钥使用 Ed25519 算法对数据进行签名。然后需要使用 sshtools 库和相应的公钥在 Java 应用程序中验证签名。但是签名验证失败。

约束 ：从文件中读取私钥/公钥很重要。我无法更改 Python 代码和/或使用的密钥。

为了调试，我编写了一个实现来用 Java 生成签名，并验证 python 生成的签名。然而两者都不同。

我用于签名数据的 Python 实现如下：

from Crypto.Hash import SHA512
from Crypto.PublicKey import ECC
from Crypto.Signature import eddsa
import base64
import json


def generate_signature_v1(message):
    message = message.replace(" ", "")
    h = SHA512.new(message.encode("utf-8"))
    with open("private", "r") as f:
        key = ECC.import_key(f.read())
    signer = eddsa.new(key, "rfc8032")
    signature = signer.sign(h)
    str_signature = base64.standard_b64encode(signature).decode("utf-8")
    return str_signature

我用于生成和验证签名的 Java 实现。

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Base64;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.io.File;
import java.io.IOException;

import com.google.gson.Gson;
import com.sshtools.common.publickey.InvalidPassphraseException;
import com.sshtools.common.publickey.SshKeyUtils;
import com.sshtools.common.ssh.components.SshKeyPair;
import com.sshtools.common.ssh.components.SshPrivateKey;
import com.sshtools.common.ssh.components.SshPublicKey;

public class StackOverflow {
    private static final Gson gson = new Gson();

    public static boolean verifyV1Signature(String message, String signature) {
        try {
            byte[] messageBytes = message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-512");
            byte[] hash = digest.digest(messageBytes);

            // read public key
            SshPublicKey readPublicKey = SshKeyUtils.getPublicKey(new File("public.pub"));

            // verify signature
            Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();
            byte[] signatureDecoded = decoder.decode(signature);
            boolean isVerified = readPublicKey.verifySignature(signatureDecoded, hash);
            System.out.println("signature is valid: " + isVerified);

            return isVerified;
        } catch (Exception e) {
            return false;
        }
    }

    public static String generateV1Signature(String message)
            throws NoSuchAlgorithmException, IOException, InvalidPassphraseException {
        byte[] messageBytes = message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-512");
        byte[] hash = digest.digest(messageBytes);

        // create signature
        SshKeyPair readKeyPair = SshKeyUtils.getPrivateKey(new File("private"));
        SshPrivateKey readPrivateKey = readKeyPair.getPrivateKey();
        byte[] signature = readPrivateKey.sign(hash);
        Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();
        return encoder.encodeToString(signature);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> data = new HashMap<>();
        data.put("key", "value");
        String message = gson.toJson(data);
        String pythonSignature = "5Sdt3bIKFbLBhbZ2JLzQP+8MNX6/uzFtxHTkBa/UIpBbjtwKfNu+wfcMHmxksQkmzI5OMhEpY46hVlkM0P5nAA==";
        verifyV1Signature(message, pythonSignature);

        try {
            String javaSignature = generateV1Signature(message);
            System.out.println(javaSignature);
        } catch (NoSuchAlgorithmException | IOException | InvalidPassphraseException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行消息的 Python 代码 json.dumps({"key": "value"}) 给出 5Sdt3bIKFbLBhbZ2JLzQP+8MNX6/uzFtxHTkBa/UIpBbjtwKfNu+wfcMHmxksQkmzI5OMhEpY46hVlkM0P5nAA==

运行 Java代码给出 xHgYq8/nUYOkpbGzCsUkei9Vw0O1/XKoYZlLAbsUPpQF3cTMQ96ROL/ZHSH+cUUNJlmTI2Qb2thAU3kEqvdHBQ== 并且验证失败。

private 密钥看起来像 -----BEGIN OPENSSH PRIVATE KEY-----<suff>-----END OPENSSH PRIVATE KEY----- 而公钥看起来像 ssh-ed25519 <stuff>

为什么签名不匹配？我也尝试过 bouncycastle 但签名仍然不匹配。

签名不匹配的原因是没有对要签名的消息使用相同的哈希。

• 的 Python 代码使用原始消息创建一个 SHA-512 哈希。
• 的 Java 代码在 sshtools 库处理消息时会创建一个“ssh-ed25519”格式的预哈希。

为了使签名匹配，需要在 Python 代码中创建与 Java 代码相同的预哈希消息。可以使用 sshtools 库，或按照“ssh-ed25519”格式的 RFC 8032 中的说明手动执行此操作：

from Crypto.Hash import SHA512
from Crypto.PublicKey import ECC
from Crypto.Signature import eddsa
import base64
import json
import struct

def generate_signature_v1(message):
    message = message.replace(" ", "")
    message = message.encode('utf-8')

    # 创建“ssh-ed25519”预哈希消息
    prehashed_message = b"ssh-ed25519" + struct.pack(">I", len(message)) + message
    h = SHA512.new(prehashed_message)

    with open("private", "r") as f:
        key = ECC.import_key(f.read())
    signer = eddsa.new(key, "rfc8032")
    signature = signer.sign(h.digest())
    str_signature = base64.standard_b64encode(signature).decode("utf-8")
    return str_signature

通过对要签名的消息应用相同的预哈希，的 Python 和 Java 代码现在应该会生成匹配的签名。