为什么mbedTLS ECDSA签名依赖于哈希算法?

Question

我目前正在使用mbedTLS(以前的polarSSL)库对哈希消息进行签名。我目前坚持使用明显的函数:

int mbedtls_ecdsa_write_signature( mbedtls_ecdsa_context *ctx, mbedtls_md_type_t md_alg,
                       const unsigned char *hash, size_t hlen,
                       unsigned char *sig, size_t *slen,
                       int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
                       void *p_rng )

似乎这工作正常，但我有一个问题与给定的参数mbedtls_md_type_t md_alg。此参数标识用于给定散列的消息摘要算法。

md_alg是'md.h'中定义的枚举，描述以下值:

enum mbedtls_md_type_t { MBEDTLS_MD_NONE =0, MBEDTLS_MD_MD2, MBEDTLS_MD_MD4, MBEDTLS_MD_MD5, MBEDTLS_MD_SHA1, MBEDTLS_MD_SHA224, MBEDTLS_MD_SHA256, MBEDTLS_MD_SHA384, MBEDTLS_MD_SHA512, MBEDTLS_MD_RIPEMD160 }

由于我需要使用SHA3 (keccak 256)作为散列算法，因此mbedTLS不提供此功能。我现在使用另一种方法进行哈希，并将SHA3哈希放入mbedtls_ecdsa_write_signature()函数。

作为md_alg参数，我尝试了定义消息摘要算法的不同值，得到以下输出:

(md_alg) + Signature: (len: length) signature

(3) + Signature: (len: 70) 304402206AD43BB99B8D97A0890ED7295BDDF8E826AF44AA1FAC9B471EBD415078F3194C02204C0DE87286C2C2B6160B7410A7692DE0995FE79347752A1E828E829FFD981257 (4) + Signature: (len: 72) 3046022100D8C89CD146F08ECA0ACCD66AD0FAF07D8ED761602EBB5DAC8E4F2B6E9634EBC4022100897583BAE04B0B46044AD5910CC704039F7B46DDCBA46344E065687798B2E605 (5) + Signature: (len: 71) 3045022100EBDFC64BC39F77753E5255AED340CFB8946584B7D2AAF5F32A611BFF29631CFC02201233084DD8E96598483F2BEAFACD03E5D8449511A3F6BAB85175158950333084 (6) + Signature: (len: 71) 304502200E7220C8697456CA3151C967EEB2DB6AD6F9E6ACB740E7980D41582496635228022100A01FA55C71A30D042C5932498C0F69ADAB81F5026E5CC0204A304217883B814C (7) + Signature: (len: 71) 3045022100ADBC91C37D20EA747B9854C26CFE067311C86A168FE8B06237C1D0EB2F8E6F04022004B99EE9B920B57BAE1BFFCED6BDD7ED3C48571BC4D7326F67EC90AF045AC193 (8) + Signature: (len: 71) 3045022027CC7F76558EF628370E3554B575A0FD15F55952AB2E1CC30AC51A21DEFAE1AC0221009746FF2012E005057BFF0674E78235BD08B7C54C2547CAC63EDD5B160245A309 (9) + Signature: (len: 70) 3044022059512D16AC85EB8BFDFBD488A497A0CAA28AEA0A53F280FD7FDB4297C4D49DBD02200AAD2F32B63C76B82B75F3C97F555E5D895C3A8717D5E617AAFD7E8788E4311F

可以看到，为md_alg选择不同的值会产生不同的签名(给定相同的散列和private_key)。

到目前为止，我一直在查看'ecdsa.c'源文件，无法找到为什么为md_alg选择不同的值会导致不同的输出签名的原因。

对于使用SHA3哈希，我可以做什么不同的事情吗?为什么签名彼此不同?

谢谢

Answer 1

简短回答:

• 你不需要做任何不同的事情
• 签名不同，因为签名算法是随机的

这是因为传递给mbedtls_ecdsa_write_signature的mbedtls_md_type_t md_alg的目的并不是表明用来创建给定哈希的算法。

所发生的是，算法基于给定的md_alg构建一个伪随机生成器(hmac-drbg)，并用私钥为其种子。现在，如果哈希算法不同，那么伪随机序列也会不同，这也会使签名本身不同。