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python - python ECDSA和C micro-ecc库之间的ECDSA签名和验证问题

问题描述

当我执行以下操作时，我遇到了一个问题：

  1. 使用 python 为 ECDSA SECP256k1 曲线创建了一个公钥私钥对并将其打印在终端上。
  2. 将密钥对复制粘贴到 Python 脚本和 Visual Studio（使用 micro-ecc 库的 C 编码）中。因此，每次运行代码时都不会生成新密钥。
  3. 使用私钥在 Python 中签署消息（“Hello”）并在终端上打印签名和消息。我知道必须首先使用标准散列算法（例如 SHA256）对消息进行散列，但在这种情况下，我直接使用消息进行签名。
  4. 将签名和相同的消息（哈希）复制到 Visual Studio。
  5. 当我在 Visual Studio 中调用验证 API 时，验证失败，尽管它使用相同的公钥、消息、签名和曲线。

我正在使用的库：

  1. Visual Studio 中 C 的 micro-ecc https://github.com/kmackay/micro-ecc
  2. ECDSA for python https://github.com/warner/python-ecdsa

我测试并确保的其他事项：

  1. 在 python 中签名和验证都适用于相同的密钥对，比如（sk，vk）。
  2. 在 Visual Studio 中签名和验证都适用于相同的密钥对，比如（sk，vk）。
  3. 在 Visual Studio 中使用 microECC 签名并在 python 中使用 ECDSA 验证失败，使用 ECDSA 签名和使用 microECC 验证也失败。
  4. 我确信从终端复制的密钥实际上是预期的密钥，因为我已经从复制的签名密钥中交叉验证了验证密钥并且它是匹配的。

首先，我通过运行此脚本生成密钥

生成密钥.py

import ecdsa
from ecdsa import SigningKey, SECP256k1


sk  = ecdsa.SigningKey.generate(curve=ecdsa.SECP256k1) 
vk  = sk.get_verifying_key()

sklst = []
for e in bytearray(sk.to_string()):
    sklst.append(e)

vklst = []
for e in bytearray(vk.to_string()):
    vklst.append(e)

print("Private Key is:")
print(sklst)

print("Public Key is:")
print(vklst)

GenerateKeys.py 的输出

Private Key is:
[38, 108, 90, 112, 230, 138, 62, 97, 107, 90, 227, 165, 207, 80, 251, 154, 17, 4, 73, 53, 33, 162, 33, 200, 243, 205, 116, 43, 36, 59, 201, 84]
Public Key is:
[163, 238, 83, 33, 229, 249, 105, 12, 141, 7, 214, 134, 148, 1, 198, 45, 13, 31, 9, 223, 85, 201, 98, 248, 73, 160, 40, 255, 64, 214, 250, 121, 234, 103, 212, 148, 197, 48, 210, 38, 166, 51, 30, 81, 119, 240, 125, 104, 237, 24, 3, 216, 229, 87, 45, 7, 115, 69, 94, 187, 236, 91, 142, 18]

将私钥复制粘贴到 Sign.py python 脚本中并生成签名和公钥我使用“Hello”作为创建签名的 msg

签名.py

import ecdsa
from ecdsa import SigningKey, SECP256k1


signinKey_lst = [38, 108, 90, 112, 230, 138, 62, 97, 107, 90, 227, 165, 207, 80, 251, 154, 17, 4, 73, 53, 33, 162, 33, 200, 243, 205, 116, 43, 36, 59, 201, 84]
signinKey_lst = bytearray(signinKey_lst)
signinKey = ecdsa.SigningKey.from_string(signinKey_lst, curve=ecdsa.SECP256k1)
verifyKey = signinKey.get_verifying_key()

signinKey_lst = []
for e in bytearray(signinKey.to_string()):
    signinKey_lst.append(e)

verifyKey_lst = []
for e in bytearray(verifyKey.to_string()):
    verifyKey_lst.append(e)

print("Public Key is:")
print(verifyKey_lst)

msg = "Hello"

sign = signinKey.sign(msg)
sign_lst = []

verifyKey_lst = []
for e in bytearray(sign):
    sign_lst.append(e)

print("Signature is:")
print(sign_lst)

Sign.py 的输出：

Private Key is:
[38, 108, 90, 112, 230, 138, 62, 97, 107, 90, 227, 165, 207, 80, 251, 154, 17, 4, 73, 53, 33, 162, 33, 200, 243, 205, 116, 43, 36, 59, 201, 84]
Public Key is:
[163, 238, 83, 33, 229, 249, 105, 12, 141, 7, 214, 134, 148, 1, 198, 45, 13, 31, 9, 223, 85, 201, 98, 248, 73, 160, 40, 255, 64, 214, 250, 121, 234, 103, 212, 148, 197, 48, 210, 38, 166, 51, 30, 81, 119, 240, 125, 104, 237, 24, 3, 216, 229, 87, 45, 7, 115, 69, 94, 187, 236, 91, 142, 18]
Signature is:
[47, 107, 101, 228, 187, 209, 97, 180, 83, 149, 133, 71, 62, 15, 86, 186, 192, 222, 108, 221, 249, 128, 124, 7, 139, 110, 103, 108, 62, 89, 136, 152, 226, 43, 104, 166, 92, 247, 9, 201, 135, 96, 19, 75, 55, 229, 67, 198, 188, 90, 246, 17, 157, 1, 229, 71, 151, 206, 211, 95, 41, 51, 96, 42]

复制粘贴签名并在带有微 ecc 库的 Visual Studio 中使用相同的消息：-

来源.c

#include "stdio.h"
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "uECC.h"
#include "constants.h"

uint8_t privateKey[32] = { 0 };
uint8_t publicKey[64] = { 163, 238, 83, 33, 229, 249, 105, 12, 141, 7, 214, 134, 148, 1, 198, 45, 13, 31, 9, 223, 85, 201, 98, 248, 73, 160, 40, 255, 64, 214, 250, 121, 234, 103, 212, 148, 197, 48, 210, 38, 166, 51, 30, 81, 119, 240, 125, 104, 237, 24, 3, 216, 229, 87, 45, 7, 115, 69, 94, 187, 236, 91, 142, 18 };
uint8_t msg[5] = { 'H','e','l','l','o' };
uint8_t sign[64] = { 47, 107, 101, 228, 187, 209, 97, 180, 83, 149, 133, 71, 62, 15, 86, 186, 192, 222, 108, 221, 249, 128, 124, 7, 139, 110, 103, 108, 62, 89, 136, 152, 226, 43, 104, 166, 92, 247, 9, 201, 135, 96, 19, 75, 55, 229, 67, 198, 188, 90, 246, 17, 157, 1, 229, 71, 151, 206, 211, 95, 41, 51, 96, 42 };

void printArray(uint8_t* pToArr, uint32_t u16ArrSize)
{
    uint32_t c = 0;
    printf("[ ");
    for (c = 0; c < u16ArrSize; c++)
    {
        if (c != (u16ArrSize - 1))
        {
            printf(" %u,", *pToArr);
        }
        else
        {
            printf(" %u", *pToArr);
        }
        pToArr++;
    }
    printf(" ]");
    return;
}

int main()
{
    const struct uECC_Curve_t* curve;
    #if uECC_SUPPORTS_secp256k1
    curve = uECC_secp256k1();
    #endif

    const char* m = "Hello World"; //{0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,0xff }

    printf("\n/*************************************************************************************************\n");
    printf("Validating the Encrypted hash with the public key and the hash used\n");

    printf("\n\nPublic Key:\n");
    printArray(publicKey, sizeof(publicKey));

    printf("\n\nMsg:\n");
    printArray(msg, sizeof(msg));

    printf("\n\nsignature:\n");
    printArray(sign, sizeof(sign));

    printf("\n");
    if (!uECC_verify(publicKey, msg, sizeof(msg), sign, curve))
    {
        printf("\nuECC_verify() failed\n");
    }
    else
    {
        printf("\nuECC_verify() succeeded\n");

    }
    printf("\n/*************************************************************************************************/\n");
    return 0;
}

通过运行 source.c 输出视觉工作室：-

/*************************************************************************************************
Validating the Encrypted hash with the public key and the hash used


Public Key:
[  148, 49, 144, 80, 185, 77, 185, 14, 186, 168, 164, 110, 123, 192, 55, 219, 184, 133, 153, 65, 144, 169, 175, 171, 203, 225, 88, 134, 51, 199, 254, 215, 237, 144, 141, 137, 80, 190, 25, 35, 33, 136, 248, 190, 114, 60, 128, 34, 155, 157, 83, 68, 187, 154, 137, 9, 51, 112, 155, 54, 88, 104, 82, 138 ]

Msg:
[  72, 101, 108, 108, 111 ]

signature:
[  186, 247, 43, 62, 152, 84, 40, 197, 74, 135, 80, 18, 152, 150, 121, 177, 155, 242, 1, 11, 171, 155, 45, 19, 174, 171, 190, 66, 31, 125, 214, 136, 41, 116, 139, 82, 71, 208, 4, 80, 47, 154, 100, 173, 110, 164, 25, 19, 7, 253, 175, 123, 34, 1, 99, 86, 241, 241, 211, 45, 15, 35, 210, 69 ]

uECC_verify() failed

/*************************************************************************************************/

C:\Users\prajwal.bv\source\repos\Crypt_sample1\x64\Debug\Crypt_sample1.exe (process 17160) exited with code 0.
To automatically close the console when debugging stops, enable Tools->Options->Debugging->Automatically close the console when debugging stops.
Press any key to close this window . . .

我希望运行 source.c 的输出是 uECC_verify() 成功。但它打印 uECC_verify() failed。

标签： pythonccryptographypublic-key-encryptionecdsa

解决方案

ECDSA 签名程序分为两个阶段：

  • 根据消息计算哈希摘要
  • 然后对该摘要进行签名。

除非另有说明，否则 Python ECDSA 默认使用 SHA-1。

消息“Hello”的 SHA-1 摘要是十六进制编码的：f7ff9e8b7bb2e09b70935a5d785e0cc5d9d0abf0。

这意味着您在调用 uECC_verify 函数时需要使用此摘要。

验证

用以下代码行替换 .c 代码中的 msg 数组：

uint8_t msg[] = { 0xf7, 0xff, 0x9e, 0x8b, 0x7b, 0xb2, 0xe0, 0x9b, 0x70, 0x93, 0x5a, 0x5d, 0x78, 0x5e, 0x0c, 0xc5, 0xd9, 0xd0, 0xab, 0xf0};

然后verfiy函数成功。

输出

调试控制台中的输出如下所示：

uECC_verify 输出

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