级别： 中级
孙 瑛霖, 软件工程师, IBM 中国软件开发实验室 SOA设计中心
2007 年 4 月 16 日
xml 数字签名技术用于对 XML 格式的数据进行数字签名，以保证报文的完整性，不可否认性，以及提供身份认证信息。JSR 105 提供了 XML 数字签名的 java 接口，而最近发布的 Java SE 6 则包括了 JSR 105的 实现，从而为基于 Java 的应用程序提供了标准的 XML 数字签名接口。本文首先简要介绍技术背景，以实例来讲解 XML 数字签名的语法和处理规则，之后用具体的程序例子解释如何使用 Java SE 6 生成各种格式的 XML 数字签名并进行验证。
1. 技术背景
1.1 数字签名简介
数字签名是非对称密钥技术的一种应用模式，用于保证报文的完整性，不可否认性，以及提供身份认证信息。数字签名的原理如图 1 所示。
图 1：数字签名的原理
发送者在发送报文之前，先选用某种摘要算法为报文生成一个摘要值，并使用自己的私钥对摘要值加密，然后将加密后的摘要附在报文后面，一同发送给报文的接收者。接收者收到报文后，从中分离出原始报文和加密后的报文摘要，使用与发送者相同的摘要算法计算原始报文的摘要值 D，并使用发送者的公共密钥将加密后的报文摘要解密得到摘要值 D’，检查 D 与 D’ 是否匹配。
假如匹配，那么由于密钥对的唯一性，所以可以确定报文发送者的身份，而且由于数据摘要算法的特点，还可以确定原始报文在传输过程中没有被篡改。
1.2 XML 数字签名简介
XML 发展至今，已经逐渐成为标准的数据描述技术，在分布式应用中广泛地用于数据的交换。由于 XML 数据本身的非凡性和使用 XML 进行数据传输的分布式应用的特点，在对 XML 文档的特定部分进行签名，多方签名，以及签名后保持 XML 文档原有的良构特性等诸多方面，传统的数字签名技术都无法很好地实现。
基于这样的问题，W3C 组织制订了 XML 数字签名规范，规定了标准的 XML 数字签名语法和处理规则。同传统意义的数字签名相比，XML 数字签名能够对 XML 文档进行细粒度地分析，支持多种方式的文档数据转换，只对文档的特定部分进行签名和验证，并且能够保持 XML 文档的良构特性。此外，XML 数字签名提供的密钥信息表示方法清楚易读，更加便于签名的自动验证处理。
1.3 XML 数字签名实例
本节用一个简单的例子来介绍 XML 数字签名的语法和处理规则。
表 1签名前的 XML 文档
1.<?xml version='1.0'?>
2.<PaymentInfo xmlns="http://example.com/payment">
3. <CustomerName>Peter</CustomerName>
4. <Amount>10000</Amount>
5. <CreditCardInfo>
6. <ID>4392 5649 8178 2315</ID>
7. <Issuer>CMB</Issuer>
8. <Expiration>06/2010</Expiration>
9. <Currency>USD</Currency>
10. </CreditCardInfo>
11.</PaymentInfo>
表 1 中的 XML 文档描述了 Peter 的信用卡支付记录。在按照 XML 数字签名规范对整个文档签名之后，生成的 XML 文档如表 2 所示：
表 2 签名后的 XML 文档
1.<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
2.<PaymentInfo xmlns="http://example.com/payment">
3. <CustomerName>Peter</CustomerName>
4. <Amount>10000</Amount>
5. <CreditCardInfo>
6. <ID>4392 5649 8178 2315</ID>
7. <Issuer>CMB</Issuer>
8. <Expiration>06/2010</Expiration>
9. <Currency>USD</Currency>
10. </CreditCardInfo>
11. <Signature xmlns="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#">
12. <SignedInfo>
13. <CanonicalizationMethod
Algorithm="http://www.w3.org/TR/2001/REC-xml-c14n-20010315#WithComments"/>
14. <SignatureMethod
Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#dsa-sha1"/>
15. <Reference URI="">
16. <Transforms>
17. <Transform
Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#enveloped-signature"/>
18. </Transforms>
19. <DigestMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#sha1"/>
20. <DigestValue>9gETxLIm1huTZtMkmGlybtZWa5g=</DigestValue>
21. </Reference>
22. </SignedInfo>
23. <SignatureValue>
OIFpnZmeGt+tOywzTgrcYBje/04uGmGIrbZYYxxXj4jsBdq+0JwZ1A==
</SignatureValue>
24.<KeyInfo>
25.<KeyValue>
26. <DSAKeyValue>
27.<P>
28./KaCzo4Syrom78z3EQ5SbbB4sF7ey80etKII864WF64
29.B81uRpH5t9jQTxeEu0ImbzRMqzVDZkVG9xD7nN1kuFw==
30.</P>
31.<Q>li7dzDacuo67Jg7mtqEm2TRuOMU=</Q>
32.<G>
33.Z4Rxsnqc9E7pGknFFH2xqaryRPBaQ01khpMdLRQnG
34.541Awtx/XPaF5Bpsy4pNWMOHCBiNU0NogpsQW5QvnlMpA==
35.</G>
36.<Y>
37.NMxkCcO6Hdd146qBJ4FQGPpz8IncS8onBPshqlxsd
38.pAqgM2lgn8kCPHqfO7jLx7NPZwHeDtHLfKKSYg+Ln6Xzw==
39.</Y>
40. </DSAKeyValue>
41.</KeyValue>
42.</KeyInfo>
43. </Signature>
44.</PaymentInfo>
