本文由雲+社區發表作者：mariolu
一、什麼是PSS模式？
1.1、兩種簽名方式之一RSA-PSS
PSS (Probabilistic Signature Scheme)私鑰簽名流程的一種填充模式。目前主流的RSA簽名包括RSA-PSS和RSA-PKCS#1 v1.5。相對應PKCS（Public Key Cryptography Standards）是一種能夠自我從簽名，而PSS無法從簽名中恢恢復原來的簽名。openssl-1.1.x以後默認使用更安全的PSS的RSA簽名模式。
1.2、填充的必要性
RSA算法比較慢，一般用於非對稱加密的private key簽名和public key驗證。因RSA算法沒有加入亂數，當出現重複性的原始資料，攻擊者會通過相同加密密文而猜測出原文，因此導入padding的機制來加強安全性。
TLS流程中的密鑰材料若不進行填充而直接加密，那麼顯然相同的key，會得到相同的密文。這種在語義上來說，是不安全的。以下例子說明了無填充模式的安全漏洞。
- m：明文
- e，n：RSA參數（公鑰）
- d：RSA參數（私鑰）
- c：網絡傳輸密文
加密方加密m：c = m^e mod n，傳輸c
解密方解密c：m = c^d mod n，還原m
- c'：篡改密文
- k：篡改碼
由於c在網絡上傳輸，如果網絡上有人對其進行c' = c*k^e mod n，這樣的替換
那麼解密方將得到的結果是
(c*k^e)^d mod n
= （c^d mod n）* （k^ed mod n）
= m*k
即中間人有辦法控制m。
1.3、PSS的基本要素
使用PSS模式的RSA簽名流程如下：
相比較PKCS#1 v1.5的padding簡單許多：
PSS的一些概念：
- hash算法，一般使用SHA-1
- MGF函數（mask generation function)。默認是MGF1。
- salt length，一般由hLen決定。當爲0時，簽名值變成了唯一確定的。
- 截斷符號，一般是0xbc
二、RSA簽名實際操作
這節例子中所涉及到的文件說明：
/tmp/wildcard_domain.sports.qq.com.v2.key：私鑰
/tmp/pub: 公鑰
/tmp/data: 明文
/tmp/endata: 密文
/tmp/sign: 簽名
/tmp/de_sign: 解簽名
2.1、前期準備：公鑰和私鑰
- 通過key文件提取出public key
openssl rsa -in /usr/local/services/ssl_agent/ca/wildcard_domain.sports.qq.com.v2.key -pubout -out /tmp/pub- 原始數據：
echo -n "1234567890" > /tmp/data
- 這樣就有一對公鑰和私鑰，用來測試RSA加密解密（encrypt、decrypt）和簽名驗證（sign，verify）
- RSA加密的兩種算法分別是RSAES-PKCS-v1_5 and RSAES-OAEP。
2.2、加密和解密（encrypt，decrypt）
- 加密：
openssl rsautl -pubin -inkey /tmp/data -in /tmp/data -encrypt -out /tmp/endata- 解密，用private key解密，得到原本的值：
openssl rsautl -inkey /tmp/wildcard_domain.sports.qq.com.v2.key -in /tmp/en_data -decrypt2.3、簽名和驗證（sign, verify）
簽名過程包括hash和加密。hash函數一般使用sha1。這樣輸入明文，直接生成sign簽名。
如果是私鑰簽名所做的事就是先hash再加密，選擇一種hash算法把原始消息計算後成ASN1格式，再把這個資料用private key加密後送出，資料本身不加密，這種方式主要是用來驗證資料來源是否可信任的，送出時把原始資料和簽名一起送出。
- 簽名：
openssl sha1 -sign /tmp/wildcard_domain.sports.qq.com.v2.key /tmp/data > /tmp/data/sign/tmp/data/sign- 解開簽名：
openssl rsautl -pubin -inkey /tmp/pub -in sign -verify -out /tmp/de_sign 用public key解開簽名，並且保留padding
openssl rsautl -pubin -inkey /tmp/pub -in /tmp/sign -encrypt -raw -hexdump使用解開ASN1解開簽名，或者簽名後用ASN1工具解析
openssl rsautl -pubin -inkey /tmp/pub -in /tmp/sign -verify -asn1parse或者：
openssl asn1parse -inform der -in /tmp/de_sign和本地sha1對比
openssl sha1 /tmp/data如果兩者hash結果是一樣，那麼確定簽名送過來是正確的。
2.4、openssl rsautl工具支持的填充模式
openssl rsautl --help，可以看到支持的padding模式有，在rsautl加上以下選項可以重複做2.2~2.3的實驗。
-ssl Use SSL v2 padding
-raw Use no padding
-pkcs Use PKCS#1 v1.5 padding (default)
-oaep Use PKCS#1 OAEP三、PSS填充模式的特點
PSS是RSA的填充模式中的一種。
完整的RSA的填充模式包括：
RSA_SSLV23_PADDING（SSLv23填充）
RSA_NO_PADDING（不填充）
RSA_PKCS1_OAEP_PADDING （RSAES-OAEP填充，強制使用SHA1，加密使用）
RSA_X931_PADDING（X9.31填充，簽名使用）
RSA_PKCS1_PSS_PADDING（RSASSA-PSS填充，簽名使用）
RSA_PKCS1_PADDING（RSAES-PKCS1-v1_5/RSASSA-PKCS1-v1_5填充，簽名可使用）其中主流的填充模式是PKCS1和PSS模式。
PSS的優缺點如下：
- PKCS#1 v1.5比較簡易實現，但是缺少security proof。
- PSS更安全，所以新版的openssl-1.1.x優先使用PSS進行私鑰簽名（具體在ssl握手的server key exchange階段）
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