详解Node.js 中使用 ECDSA 签名遇到的坑

详解Node.js 中使用 ECDSA 签名遇到的坑

什么是ECDSA

ECDSA，全称椭圆曲线数字签名算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm），是一种基于椭圆曲线密码学的签名算法。与传统的RSA、DSA等算法相比，ECDSA在强度和速度方面都有很大的优势。

Node.js中使用ECDSA签名

在Node.js中，使用ECDSA签名需要依赖于crypto模块。具体步骤如下：

1. 生成密钥

通过crypto模块的generateKeyPairSync函数，可以生成一个ECDSA密钥对，代码如下：

const { generateKeyPairSync } = require('crypto');

const { privateKey, publicKey } = generateKeyPairSync('ec', {
  namedCurve: 'sect239k1', // 指定椭圆曲线
  publicKeyEncoding: {
    type: 'spki',  // Subject Public Key Info
    format: 'pem'
  },
  privateKeyEncoding: {
    type: 'pkcs8', // Private Key Info
    format: 'pem'
  }
});

在以上代码中，我们指定了椭圆曲线为sect239k1，也可以使用其他的椭圆曲线，如secp256k1等。

2. 计算签名

使用crypto模块的createSign函数，可以计算使用私钥对数据的ECDSA签名，代码如下：

const { createSign } = require('crypto');

const data = 'Hello World';
const sign = createSign('SHA256').update(data).sign(privateKey, 'base64');
console.log(sign);

在以上代码中，我们首先定义了待签名的数据为'Hello World'，然后使用createSign函数创建了一个可写流，该可写流将数据作为输入，使用私钥计算ECDSA签名。最后，我们将签名以Base64编码后的字符串形式输出到控制台。

3. 验证签名

使用crypto模块的createVerify函数，可以验证使用公钥对数据的ECDSA签名，代码如下：

const { createVerify } = require('crypto');

const data = 'Hello World';
const isValid = createVerify('SHA256').update(data).verify(publicKey, sign, 'base64');
console.log(isValid);

在以上代码中，我们使用createVerify函数创建了一个可读流，该可读流将数据作为输入，并使用公钥验证签名的有效性。最后，我们将验证结果输出到控制台。

遇到的坑

在使用ECDSA签名时，可能会遇到一些坑，下面是两个可能遇到的问题：

1. 支持的椭圆曲线

在Node.js中，支持的椭圆曲线种类是有限的，具体可以通过crypto.getCurves()方法查看。如果使用的椭圆曲线不在支持的列表中，则会出现生成密钥对失败等问题。因此，在使用ECDSA签名前需要确认所使用的椭圆曲线是否被支持。

2. 签名中的数据类型

ECDSA签名的数据类型必须是Buffer，不能是字符串等其他类型。因此，在计算签名之前，需要将待签名的数据转换为Buffer类型。

示例说明

下面是两个示例：

示例1：使用secp256k1椭圆曲线计算ECDSA签名

const { generateKeyPairSync, createSign, createVerify } = require('crypto');

const { privateKey, publicKey } = generateKeyPairSync('ec', {
  namedCurve: 'secp256k1', // 指定椭圆曲线
  publicKeyEncoding: {
    type: 'spki',
    format: 'pem'
  },
  privateKeyEncoding: {
    type: 'pkcs8',
    format: 'pem'
  }
});

const data = 'Hello World';
const sign = createSign('SHA256').update(Buffer.from(data)).sign(privateKey, 'base64');
console.log(sign);

const isValid = createVerify('SHA256').update(Buffer.from(data)).verify(publicKey, sign, 'base64');
console.log(isValid);

示例2：使用UnsupportedEllipticCurveError椭圆曲线计算ECDSA签名

const { generateKeyPairSync, createSign, createVerify } = require('crypto');

const { privateKey, publicKey } = generateKeyPairSync('ec', {
  namedCurve: 'UnsupportedEllipticCurveError', // 指定非法的椭圆曲线
  publicKeyEncoding: {
    type: 'spki',
    format: 'pem'
  },
  privateKeyEncoding: {
    type: 'pkcs8',
    format: 'pem'
  }
});

const data = 'Hello World';
const sign = createSign('SHA256').update(Buffer.from(data)).sign(privateKey, 'base64');
console.log(sign);

const isValid = createVerify('SHA256').update(Buffer.from(data)).verify(publicKey, sign, 'base64');
console.log(isValid);

在以上示例中，示例1使用secp256k1椭圆曲线计算ECDSA签名，并验证签名的有效性，是一个正常的使用示例。示例2使用了一个非法的椭圆曲线UnsupportedEllipticCurveError，计算签名时将会出现生成密钥对失败等问题。