p7结构的数字信封

article/2025/9/4 19:16:34

PKCS7的数字信封格式分为两种：带签名的数字信封和不带签名的数字信封。由于这个数字信封的生成过程比较复杂，所以这两种格式比较容易记混，导致都搞不清楚一个数字信封里面到底是存储的什么内容了。下面我就详细的解释一下，这两种数字信封的生成过程和其详细的数据结构。

首先是不带签名的数字信封。

不带签名的数字信封内容类型由任意类型的加密内容和加密的一个/多个接收者的内容加密密钥组成，其生成过程如下：

1. 发送方随机产生一个对应于特定加密算法的内容加密密钥。

2. 发送方将内容加密密钥用每个接收者的公钥加密。

3. 对于每一个接收者，把加了密的内容加密密钥和接收者的其他信息放入RecipientInfo值中。

4. 用内容加密密钥加密内容。

5. 将所有接收者的RecipientInfo值和加了密的内容放入EnvelopedData值中。

用ASN.1来描述一下它的结构：

EnvelopedData ::= SEQUENCE {
  version Version,
  recipientInfos RecipientInfos,
  encryptedContentInfo EncryptedContentInfo }

数据结构1

其中RecipientInfos 是一个集合的形式，包含一个或多个，即：

RecipientInfos ::= SET OF RecipientInfo

对于RecipientInfos 它的格式如下（我直接把注释贴的它的后面）：

RecipientInfos ::= SEQUENCE {
  version Version,语法的版本号
  issuerAndSerialNumber IssuerAndSerialNumber, 接收者证书证书序列号
  keyEncryptionAlgorithm KeyEncryptionAlgorithmIdentifier,接收者公钥加密加密密钥所用参数
  encryptedKey EncryptedKey 内容加密密钥被接收者公钥加密后的结果}

数据结构2

对于 EncryptedContentInfo 其格式如下：

EncryptedContentInfo ::= SEQUENCE {加密的数据
  contentType ContentType,指示内容的类型
  contentEncryptionAlgorithm 标识内容加密算法
    ContentEncryptionAlgorithmIdentifier,
  encryptedContent 内容加密的结果
    [0] IMPLICIT EncryptedContent OPTIONAL }

数据结构3

发送给接收方后，解包的过程很简单：接收者用自己的私钥解开加密的内容加密密钥，然后用该密钥解密密文内容。整个过程参与非对称运算的只有接收方的密钥对。

带签名的数字信封要比这要复杂的多。

带签名的数字信封由任意类型的加密内容、加了密的一个/多个接收者的内容加密密钥和双重加密的一个/多个签名者的消息摘要。“双重加密”由签名者私钥的加密和内容加密密钥的加密组成。其生成过程如下：

1.发送方随机产生一个对应于特定加密算法的内容加密密钥。

2. 发送方将内容加密密钥用每个接收者的公钥加密。

3. 对于每一个接收者，把加了密的内容加密密钥和接收者的其他信息放入RecipientInfo值中，参见数据结构2。

4. 对于每一个签名者，他用自己的消息摘要算法计算出摘要值 (如果两个签名者使用同样的算法，那么摘要值只需计算一次) 。

5. 对于每一个签名者，消息摘要和相关的信息用自己的私钥加密，结果再用内容加密密钥加密。

6. 对于每一个签名者，把双重加密（即第5步中的先非对称加密，再对称加密的过程）的消息摘要和其他的签名者特定信息放入SignerInfo 值中。

7. 用内容加密密钥加密内容。

8. 把所有签名者的消息摘要算法、所有签名者的SignerInfo值、所有接收者的RecipientInfo值和加了密的内容一起放入SignedAndEnvelopedData 值中。

SignedAndEnvelopedData 的数据结构如下：

SignedAndEnvelopedData ::= SEQUENCE {
  version Version, 语法的版本号
  recipientInfos RecipientInfos, 接收者信息的集合
  digestAlgorithms DigestAlgorithmIdentifiers,消息摘要算法标识符的集合
  encryptedContentInfo EncryptedContentInfo, 加了密的内容
  certificates
     [0] IMPLICIT ExtendedCertificatesAndCertificates OPTIONAL,
  crls
    [1] IMPLICIT CertificateRevocationLists OPTIONAL,
  signerInfos SignerInfos }

数据结构4

其中， certificates是 PKCS ＃ 6 扩展证书和 X.509 证书的集合。它表示集合足以包含从可识别的“根”或“顶级 CA ”到 signerInfo 域中所有签名者的证书链。可能有多于必要的证书，并且可能有足够的证书来包含链（从两个或多个独立的顶级 CA ）。也可能有少于必要的证书，比如验证签名有一个替换的方法来获得必要的证书 (e.g., 从一个先前证书集合中)。此属性最终来确定签名者身份。

crls是证书撤销列表的集合。它表示集合包含足够的信息来决定certificates域中的证书是否是“hot listed”的，但这不是必须的。可能有多于必要的crl,也可能有少于必要的crl。

signerInfos是每个签名者信息集合。至少要有一个元素。其每个元素的结构如下：

SignerInfo ::= SEQUENCE {
  version Version,
  issuerAndSerialNumber IssuerAndSerialNumber,
  digestAlgorithm DigestAlgorithmIdentifier,
  authenticatedAttributes
    [0] IMPLICIT Attributes OPTIONAL,
  digestEncryptionAlgorithm
    DigestEncryptionAlgorithmIdentifier,
  encryptedDigest EncryptedDigest,
  unauthenticatedAttributes
    [1] IMPLICIT Attributes OPTIONAL }

数据结构5

类型SignerInfo的域有以下意义，基本上是一些配置属性：

· version是指语法的版本号，这一标准中版本应该为1 。

· issuerAndSerialNumber签名证书的证书序列号。

· digestAlgorithm指定对内容和待鉴别属性(若存在的话)进行摘要计算的信息摘要算法(及相应的参数)。

· authenticatedAttributes是经由签名者签名的属性的集合。该域是可选的，但是当被签名的ContentInfo的content type不是data类型时该域必须存在。如果该域存在，它必须包含至少两个属性：

1. PKCS #9 content-type 属性，当ContentInfo的content type值被签名时。

2. PKCS #9 message-digest 属性，当值是内容的消息摘要时(见下面)。

这里可能有用的其他属性类型如签名时间等也在PKCS＃9中定义。

· digestEncryptionAlgorithm标识用签名者私钥加密消息摘要和相关信息的摘要加密算法（和相应的参数）。

· encryptedDigest是用签名者私钥加密消息摘要和相关信息后的结果。

· unauthenticatedAttributes是不被签名者签名的属性的集合。该域是可选的。这里可能有用的属性类型如countersignatures（连署）等在PKCS＃9中定义。

其中 EncryptedDigest是一个十六进制字符串，即

EncryptedDigest ::= OCTET STRING

接收方接到数字信封后，解封操作会复杂些：

1.收方B接受到数字信封DE后，首先用自己的私钥PVB解密数字信封，取出对称密钥SK；
2.收方B用对称密钥SK通过DES算法解密加密信息E，还原出原文信息、数字签名SD及发方A证书的公钥PBA；
3. 收方B验证数字签名，先用发方A的公钥解密数字签名得数字摘要MD；
4.收方B同时将原文信息用同样的哈希运算，求得一个新的数字摘要MD’；
5.将两个数字摘要MD和MD’进行比较，验证原文是否被修改。如果二者相等，说明数据没有被篡改，是保密传输的，签名是真实的；否则拒绝该签名。

以上就是两种数字信封格式的完全解释。

顺便说一下，假设你在程序里拿到了一段数据，无法判断数据格式，可以将这段数据保存为文件，然后用ViewBer（下载地址http://simpleauthority.com/viewber.html）这个工具打开，然后选择查看OBJECT INTEGER选项，会显示当前的数据的oid。