通过XML签名和加密更安全地交换数据

来源：作者：出处：巧巧读书 2007-10-03 进入讨论组

转换

转换通过允许您在生成引用的数据的哈希值之前修改该数据，使您可以对已签名的内容进行更多的控制。例如，信封式签名转换在对XML文档进行签名之前会移除Signature节点。

引用可以指定任何数量的转换，这些转换按照在Transforms元素中指定的顺序而做用。.NET Framework中的类除了支持我们前面提到的信封式签名转换以外，还支持下列转换：

任何规范化算法都可以用作转换。
通过Base64转换可以对Base64编码数据进行解码。
通过XSLT转换，可以在对XML数据进行签名之前，向其应用XSLT样式表。要应用的XSLT样式表被指定为Transform元素下的XML。
通过XPath转换可以用XPath表达式筛选XML数据。

XPath表达式被指定为Transform元素下的XPath元素的文本内容。需要注意的是，XPath转换充当筛选器，而不是充当在作为输入传递的XML中选择节点的手段。该转换针对作为输入传递给该转换的每个节点计算XPath表达式，结果被转换为布尔值。输入节点将被考虑以便传递计算，并且如果计算的结果为true，则输入节点将被包含在转换的输出中。考虑转换的以下XML输入：

假设我们只希望选择“b”节点进行签名。带有XPath表达式“ancestor-or-self::b”的XPath转换将返回以下节点集（它正是我们所需要的）：

Some data
Even more data

该XPath表达式的Transform元素看起来类似于下面的代码片段：

<Transform
Algorithm="http://www.w3c.org/TR/1999/REC-xpath-19991116"
>
<XPath>ancestor-or-self::b</XPath>
</Transform>

要在签名时以编程方式创建转换，请创建某个转换对象的实例，适当设置它的属性，并且将其添加到它所应用于的引用。以下示例将上一个示例中使用的XPath转换添加到某个引用中，以便创建转换：

// Add an XPath transform to a reference.
// Assume a Reference object in refr
XmlDocument doc = new XmlDocument();
doc.LoadXml("ancestor-or-self::b");
XmlDsigXPathTransform xptrans = new XmlDsigXPathTransform();
xptrans.LoadInnerXml(doc.ChildNodes);
refr.AddTransform(xptrans);

规范化

规范化的目的是为两个逻辑上相同但可能不是由相同的文本表示的XML片段产生相同的XML数据。例如，请观察下面两个代码片段。它们在逻辑上是相同的；它们的不同之处仅仅在于文本表示。但是如果您要对它们按原样进行哈希运算，则得到的哈希值将是不同的：

要避免该问题，该标准中指定的默认规范化算法将执行很多任务，包括消除开始和结束标记中的空白以及将空元素转换为开始/结束标记对。但是，它不会更改元素内容中的任何空白。所执行操作的完整列表可以在Canonical XML（位于http://www.w3.org/TR/xml-c14n）中得到。

签名引擎在必要时自动规范化数据，以便符合W3C标准。特别地，每当签名引擎需要将XML数据转换为二进制数据以便进行哈希运算时，都会规范化该数据。例如，当它准备对SignedInfo元素及其子元素进行签名时，就会发生这种情况。当它准备引用或转换的输出以便进行签名时，也可能发生这种情况。例如，如果您使用基于ID的引用（指向包含签名的文档中的其他XML数据），并且该引用没有与其相关联的转换，则签名引擎在对该引用的XML数据进行哈希运算之前将规范化该数据。

密钥管理

XML签名标准提供了KeyInfo元素，帮助进行密钥管理。该元素可以存储密钥名称、密钥值、密钥检索方法或证书信息，以帮助接收方验证签名。该标准没有指定应当如何信任以及是否应当信任KeyInfo元素中的任何信息。如果发送方和接收方共享一个受信任密钥列表，或者如果您发现了其他某种用于将密钥名称映射到密钥的方法，则KeyInfo元素可能很有用。.NET Framework 1.x具有一些对密钥名称、值和检索方法的支持，.NET Framework 2.0还包含对X.509证书的支持。让我们假设发送方和接收方共享一个密钥列表，接收方对于他期望从其接收消息的每个发送方都具有一个公钥。签名应用程序可以添加以下代码，以便向签名中添加KeyInfo元素：

// Adds an KeyInfo element with RSA public key information to the
// signature.
// Assumes a SignedXml object in sig, and an RSA object in key.
KeyInfo ki = new KeyInfo();
ki.AddClause(new RSAKeyValue(key));
sig.KeyInfo = ki;

该代码应当在调用ComputeSignature之前添加。它将在签名中产生一个KeyInfo元素，该元素看起来类似于以下代码：

<KeyInfo>
 <KeyValue>
 <RSAKeyValue>
 <Modulus>4LfG(2 lines of Base64 text)2Fr=</Modulus>
 <Exponent>AQAB</Exponent>
 </RSAKeyValue>
 </KeyValue>
</KeyInfo>

这表示用来对XML文档进行签名的RSA公钥。接收方应用程序应当将该密钥与受信任密钥列表进行比较，如果该公钥不在列表中，则不应当信任文档。否则，攻击者就可以在传输过程中替换已经签名的文档，并且用另外一个密钥对其进行签名。如果签名包含与此类似的RSAKeyValue，则验证代码可以调用SignedXml类的CheckSignature方法（它不采用任何参数），并且.NET Framework将根据RSAKeyValue元素计算出该密钥。下面是一个示例：

// Verify a signature that includes RSAKeyInfo or DSAKeyInfo.
// Assume a SignedXml object in sig.
bool verified = sig.CheckSignature();

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