什么是XML数字签名 XML Signature语法和处理

xml数字签名是W3C制定的开放标准，用于保障XML数据的完整性、身份认证和不可否认性；它通过Signature元素封装SignedInfo、SignatureValue、KeyInfo等组件，支持Enveloped、Enveloping和Detached三种形式，并依赖规范化（C14N）确保逻辑等价XML生成一致摘要。

XML数字签名（XML Signature，也称XML-DSig或XML-Sig）是一种由W3C制定的开放标准，用于对任意数据（尤其是XML文档或其片段）进行数字签名，以保障完整性、身份认证和不可否认性。它不是新发明密码算法，而是定义了一套可扩展、结构清晰的XML语法与处理规则，把签名过程标准化、可验证、可嵌入。

核心语法结构：Signature元素及其关键子元素

一个XML数字签名封装在根元素中，主要包含以下必需或可选部分：

• SignedInfo：签名运算的核心输入，必须存在。它描述“签了什么”和“怎么签”，含：
  • ：指定规范化算法（如http://www.w3.org/2001/10/xml-exc-c14n#），确保不同格式但语义相同的XML产生一致字节流；
  • ：声明签名算法（如http://www.w3.org/2001/04/xmldsig-more#rsa-sha256）；
  • （可多个）：通过URI引用被签名资源（如#id123指向某），每个Reference还可含（如XPath筛选、Enveloped签名变换）和/（摘要算法与结果）。
• SignatureValue：Base64编码的签名值，即用私钥对规范化后SignedInfo的摘要加密所得；
• KeyInfo（可选）：提供验签所需的公钥信息，常见为X.509证书；若省略，则接收方需从上下文（如配置、SAML元数据）获取密钥；
• Object（可选）：仅在enveloping签名中使用，内嵌被签名的原始数据。

三种签名形式：适配不同场景

XML签名不强制绑定数据位置，按签名与被签名内容的关系分为：

• Enveloped signature：签名嵌在被签名的XML文档内部（如SOAP消息体中），且签名本身不参与自身计算——需用XmlDsigEnvelopedSignaturetransform排除节点，否则验证会死循环；
• Enveloping signature：签名包裹数据，子元素内直接包含被签名内容，适合打包传输；
• Detached signature：签名与原始数据完全分离（如签名文件doc.xml.sig独立于doc.xml），常用于签署外部资源、二进制文件（JPEG）、html或跨系统交换。

处理流程：签名与验证的关键步骤

签名生成和验证都依赖严格顺序，缺一不可：

• 签名时：
  ① 确定目标资源并构造Reference（URI+可选Transform）；
  ② 对每个引用资源执行指定Transform（如XPath过滤、C14N）；
  ③ 计算规范化后数据的摘要（DigestValue）；
  ④ 规范化整个SignedInfo（用CanonicalizationMethod）；
  ⑤ 用私钥对规范化SignedInfo签名，填入SignatureValue。
• 验证时（Core Validation）：
  ① 引用验证：按Reference重取资源→执行相同Transform→计算Digest→比对DigestValue；
  ② 签名验证：规范化SignedInfo→用公钥（来自KeyInfo或外部）解密SignatureValue→比对解出摘要与本地计算摘要。

为什么必须做规范化（Canonicalization）？

XML允许等价内容有多种物理表示（属性顺序不同、空格增减、命名空间前缀变化、编码差异等）。例如：

二者逻辑完全相同，但字符串不等。若不规范化，同一文档在不同系统序列化后哈希值不同，签名必然失败。规范XML（C14N）强制统一字节输出，是XML签名可靠性的基石。