Java SE 6中XML数字签名标准Java接口

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。

    如果匹配，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 数据本身的特殊性和使用 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晰易读，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">

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