PDF数字签名验证在政府文件上失败

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我们正试图验证荷兰政府机构(UWV Verzekeringsbericht)的数字签名,包括文件的真实性。 Adobe Acrobat Reader能够正确验证此文件。

通过小型概念验证应用程序,我们可以验证各种数字签名PDF的真实性:

import com.itextpdf.text.pdf.AcroFields;
import com.itextpdf.text.pdf.PdfReader;
import com.itextpdf.text.pdf.security.PdfPKCS7;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

import java.io.IOException;
import java.security.GeneralSecurityException;
import java.security.Security;
import java.util.ArrayList;

public class Verifier {

    public static void main(String[] args) throws IOException, GeneralSecurityException {

        BouncyCastleProvider provider = new BouncyCastleProvider();
        Security.addProvider(provider);

        new Verifier().run(args[0]);
    }

    private void run(String path) throws IOException, GeneralSecurityException {

        final PdfReader reader = new PdfReader(path);

        final AcroFields fields = reader.getAcroFields();

        final ArrayList<String> signatureNames = fields.getSignatureNames();

        for(String signatureName: signatureNames) {
            System.out.println("Verify signature " + signatureName);
            verifySignature(fields, signatureName);
        }
    }

    private PdfPKCS7 verifySignature(final AcroFields fields, final String name) throws GeneralSecurityException {
        System.out.println("Signature covers whole document: " + fields.signatureCoversWholeDocument(name));
        System.out.println("Document revision: " + fields.getRevision(name) + " of " + fields.getTotalRevisions());
        PdfPKCS7 pkcs7 = fields.verifySignature(name);
        System.out.println("Integrity check OK? " + pkcs7.verify());
        return pkcs7;
    }
}

使用这些(Maven)依赖项:

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>com.itextpdf</groupId>
        <artifactId>itextpdf</artifactId>
        <version>5.5.13</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.bouncycastle</groupId>
        <artifactId>bcprov-debug-jdk15on</artifactId>
        <version>1.60</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.bouncycastle</groupId>
        <artifactId>bcpkix-jdk15on</artifactId>
        <version>1.60</version>
    </dependency>
</dependencies>

您可以猜测,验证来自此权限的PDF是行不通的。

运行此应用程序的结果是:

Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: can't decode PKCS7SignedData object
    at com.itextpdf.text.pdf.security.PdfPKCS7.<init>(PdfPKCS7.java:214)

这是在PdfPKCS7类中引起的,该类从签名的内容实例化ASN1输入流(第203行):

SN1InputStream din = new ASN1InputStream(new ByteArrayInputStream(contentsKey));

这反过来会导致IOException:DER长度超过4个字节:31因此签名似乎无效。

AcroFields的verifySignature方法调用尝试创建PdfPKCS7实例。此方法的代码段:

if(!reader.isEncrypted()){
    pk = new PdfPKCS7(contents.getOriginalBytes(), sub, provider);
}else{
    pk = new PdfPKCS7(contents.getBytes(),sub,provider);
}

出于某种原因,iTextPDF得出结论,PDF已加密,并使用getBytes变体进行签名验证。但是,PDF没有加密(据我所知),因此它应该使用getOriginalBytes

当我强制使用这个原始内容时,在调试时,验证成功!

因此,它似乎是iTextPDF中的一个错误,可能是由pdf中不寻常的因素组合引起的。

PDF证书中的一些细节:

Version: 3
Signature algorithm: SHA256 RSA
Key usage: Digital Signature, Encrypt Keys
Public Key: RSA (2048 bits)

不幸的是,我不能分享有关的PDF,因为它包含个人信息。作为荷兰公民,您可以从UWV下载自己的版本,请参阅these instructions

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pdf itext digital-signature
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此问题的背景似乎是ISO 32000-1 PDF规范中缺少的信息; iText 5.5同时支持ISO 32000-1逐字解释。

在ISO 32000-2中,同时澄清了这一点。


The missing information

在PDF成为ISO标准之前,PDF处理器实施者遵循Adobe Acrobat的指导,因为PDF文档的文档不清楚甚至没有声明。

当Adobe Acrobat加密并签名PDF时,包含签名容器的二进制字符串未加密。因此,在这种情况下,其他PDF工具也没有加密签名容器。

2008年,PDF成为ISO标准。根据ISO 32000-1,

加密适用于文档PDF文件中的所有字符串和流,但以下情况除外:

  • 预告片中ID条目的值
  • Encrypt字典中的任何字符串
  • 流内部的任何字符串,例如内容流和压缩对象流,它们本身都是加密的

(ISO 32000-1,第7.6节 - 加密)

据此,在加密和签名的PDF中,包含嵌入式签名容器的二进制字符串也将被加密。

2017年,ISO 32000的第2部分发布。其中,上面的枚举由新条目扩展

  • 表示签名字典中Contents键值的任何十六进制字符串

(ISO 32000-2,第7.6节 - 加密)

据此,在加密和签名的PDF中,包含嵌入式签名容器的二进制字符串不会被加密。

The code retrieving the signature container in iText

在iText中用于检索我可以找到的签名容器的最早代码中,假定包含签名容器的二进制字符串永远不会被加密:

pk = new PdfPKCS7(contents.getOriginalBytes(), provider);

(提交2004年11月5日的ffc70db,评为“paulo version 139”)

方法getOriginalBytes检索PDF字符串中的字节,因为它们在PDF中,不会应用任何解密。

后来代码被移动了两三次没有变化。

添加PAdES支持时,此处仅添加了子过滤器,仍然使用了原始字节:

pk = new PdfPKCS7(contents.getOriginalBytes(), sub, provider);

(提交日期为2012年8月31日的691281c,评论为“验证CAdES签名”)

但在2017年初,它被更改为您找到的代码:

if(!reader.isEncrypted()){
    pk = new PdfPKCS7(contents.getOriginalBytes(), sub, provider);
}else{
    pk = new PdfPKCS7(contents.getBytes(),sub,provider);
}

(提交日期为2017年2月9日的0b852d7,评论为“验证签名SUP-1783时处理加密内容流”)

显然,支持问题SUP-1783触发了对ISO 32000-1的逐字解释的转换。

在iText 7中我们有

pk = new PdfPKCS7(PdfEncodings.convertToBytes(contents.getValue(), null), sub, provider);

(提交ae73650,日期为2015年10月11日,评论为“增加了支持LTV,Ocsp,CRL和TSA的类。”)

但这里的contents标记为未加密

contents.markAsUnencryptedObject();

(提交日期为2018年4月24日的6dfb206,评论为“当传递只读文档时避免在SignatureUtil中出现异常”)

在iText 7中,这使得contents.getValue()返回原始字节。所以iText 7支持PDF 2.0的澄清。

What should be done?

在我看来,考虑到逐字ISO 32000-1解释,人们应该接受加密或未加密的签名容器,但是根据ISO 32000-2措辞,应该只产生未加密的容器。

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