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

迄今为止，我们已经考察了XML签名标准的一些不同方面以及.NET Framework中对它的支持。让我们将这些功能中的某些功能一起放到一个更为完整的示例中。假设您要编写一个应用程序以便交换XML形式的消息，并且您希望对该消息的全部内容进行签名。

您还希望将一些有关签名者的XML数据作为对象添加到Signature元素中，以便只对该数据的signerID元素进行签名。您的应用程序可以访问一个众所周知的密钥列表，因此您还将在签名中存储公钥信息，并且检验以确保该密钥在验证期间映射到一个众所周知的密钥。用于签名和验证消息的代码包含在本文的完整代码下载中。用该代码对消息进行签名将产生如图8所示的XML签名。

<root>
    <myData1>Some Data</myData1>
    <myData2>More data</myData2>
    <Signature xmlns="http://www.w3c.org/2000/09/xmldsig#">
        <SignedInfo>
            <CanonicalizationMethod
                Algorithm="http://www.w3c.org/TR/2001/REC-xml-c14n-20010315"/>
            <SignatureMethod
                Algorithm="http://www.w3c.org/2000/09/xmldsig#rsa-sha1"/>
            <Reference URI="">
                <Transforms>
                    <Transform
                        Algorithm=
                        "http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#enveloped-signature"/>
                </Transforms>
                <DigestMethod
                    Algorithm="http://www.w3c.org/2000/09/xmldsig#sha1"/>
                <DigestValue>cbPT0951Ghb2G3UjpVjWw+7q0Bc=</DigestValue>
            </Reference>
            <Reference URI="#signer">
                <Transforms>
                    <Transform
                        Algorithm=
                        "http://www.w3c.org/TR/1999/REC-xpath-19991116"
                    >
                        <XPath xmlns:my="http://example">
                            ancestor-or-self::my:SignerID
                        </XPath>
                    </Transform>
                </Transforms>
                <DigestMethod
                    Algorithm="http://www.w3c.org/2000/09/xmldsig#sha1"/>
                <DigestValue>mN4R0653F4ethOiTBeAu+7q0Be</DigestValue>
            </Reference>
        </SignedInfo>
        <SignatureValue>IoEwS...</SignatureValue>
        <KeyInfo>
            <KeyValue>
                <RSAKeyValue>
                    <Modulus>4LfG(2 lines of Base64 text)2Fr=</Modulus>
                    <Exponent>AQAB</Exponent>
                </RSAKeyValue>
            </KeyValue>
        </KeyInfo>
        <Object Id="signer">
            <my:SignerData xmlns:my="http://example">
                <my:SignerName>Mike</my:SignerName>
                <my:SignerID>4815</my:SignerID>
            </my:SignerData>
        </Object>
    </Signature>
</root>

图8 一个稍微复杂一些的签名文档

.NET Framework 2.0中的新特性

迄今为止讨论的所有XML签名特性在.NET Framework 1.x和2.0中都可用。XML加密和X.509证书集成对于版本2.0而言是新增特性。通过X.509证书集成，可以更容易地将X.509证书用于XML签名。通过新增的X509CertificateEx类和相关的类，可以更容易地操纵和使用证书，并且XML签名对象模型在适当的时候使用这些类。在本文的结尾，我们将对X.509集成进行更详细的讨论。XML加密是另外一个W3C标准。正如XML签名指定了有关创建XML形式的数字签名的格式和处理模型一样，XML加密对如何加密XML形式的数据进行了标准化。XML数字签名是通过SignedXml类驱动的，而XML加密是使用新的EncryptedXml类执行的。尽管XML加密可以用来加密任意数据，但它最常用于加密其他XML。当以这种方式使用时，您将在文档的加密方式上拥有很多的灵活性。例如，可以用不同的密钥加密XML文档的不同节点，同时将某些节点保留为明文。而且，由于用EncryptedXml类加密某些内容会产生XML，因此您甚至可以加密已经加密的结果，该过程称为“超级加密”。让我们考察一下一些已经加密的XML（参见图9）。一件可以立刻注意到的有趣的事情是，XML加密标准对某些元素（包括KeyInfo元素）使用XML签名命名空间。

一个简单的文档：

<docRoot>
    <a>Hello</a>
    <b>World</b>
</docRoot>

经过加密的文档：

<docRoot>
    <EncryptedData Type="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#Element"
        xmlns="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#"
    >
        <EncryptionMethod
            Algorithm="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#aes256-cbc"/>
        <KeyInfo xmlns="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#">
            <EncryptedKey xmlns="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#">
                <EncryptionMethod
                    Algorithm="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#rsa-1_5"/>
                <KeyInfo xmlns="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#">
                    <KeyName>recipient_public_key</KeyName>
                </KeyInfo>
                <CipherData>
                    <CipherValue>PrI6(3 lines of Base64 text)Dwy4=</CipherValue>
                </CipherData>
            </EncryptedKey>
        </KeyInfo>
        <CipherData>
            <CipherValue>awcH(3 lines of Base64 text)NNqQ=</CipherValue>
        </CipherData>
    </EncryptedData>
</docRoot>