PDF Digital Signature(尚未完成)

因为上周微信群里有同事问了一个PDF 电子签名的问题:为什么前面的Digital Signature不会认为后续的Signature是对文档的更改。借此机会详细讲述一下PDF Digital Signature的机制,包括签名和验签。
首先简单直观地解答一下上面的这个问题。
PDF Digital Signature(尚未完成)
每个签名下有一个“单击以查看本版本”
PDF Digital Signature(尚未完成)
点开以后可以看到当次签名时的版本。可以得出两个结论:
1.每个签名是对签名前的文档进行签名,而不是未签名的原文档。
2.被签名内容是包括本次签名内容的。

下面两张图:
一个被签名的PDF概念图:
PDF Digital Signature(尚未完成)
一个被多次签名的pdf概念图:
PDF Digital Signature(尚未完成)
这里可以看出来几点:
1.签名是线性有序的,不能多人同时签名

  1. 每个签名里的Signed Message Digest 是此签名当时版本的Hash
  2. 每次验签时,对比的是此签名版本前的内容(仅仅以RSA为例,ECC和SM2不同)不对后续版本(增加的内容)负责——即(在正常情况下)除了最后一个签名以外,之前的签名都无法覆盖整个PDF。

下面讲一下PDF验签的内容:
首先从电子签名的三要素开始:
1.内容完整性——即无篡改

  1. 签名者身份的真实性
  2. 不可抵赖性

1.针对完整性,提取出所有签名,用每个签名的各自的签名算法的验签算法做一次验签就可以了,所有签名验签成功即可保证PDF内容违背篡改,当然也会有例外——如果最后一个签名没有覆盖整个文本就说明存在问题——即pdf版本数和签名数不一致的情况,如下:
PDF Digital Signature(尚未完成)
这是一段输出签名是否覆盖全文档,签名是全部版本数中的第几版本和签名验签结果的代码输出,可以看出有4个签名却有5个版本,本例是
PDF Digital Signature(尚未完成)
文档被sig4锁定,sig2锁定自己的签名域,第五个人Chuck修改了approved_carol after Dave has signed.
PDF Digital Signature(尚未完成)
可以看到第一个Alice的签名是Certification (author) signature(这个我们会在后期继续细化整理时提到),在一个PDF文档中,最多只允许有一个,它是附带权限的,而后续三个是Ordinary (approval) signature 一个PDF文档中可以有多个。Certification (author) signature的权限根据设置,有三种限制:。1.CERTIFIED_NO_CHANGES_ALLOWED 不许任何更改,否则签名失效 即连Ordinary (approval) signature都不许添加了
2.CERTIFIED_FORM_FILLING 后续可以添加表单和Ordinary (approval) signature而不影响签名的有效性
3.CERTIFIED_FORM_FILLING_AND_ANNOTATIONS 可以添加Ordinary (approval) signature ,表单和注释,不影响签名的有效性。
回到上面的例子,在sig4签名后,Chuck对Carol的approved_carol(我暂时还是没弄清楚回头再细化)但是不影响签名,只是“违抗”了之前签名的权限。

2.针对签名者身份真实性和不可抵赖性,主要是针对签名证书涉及以下几点:
i.签名证书在签名时是否过期,一般通过对比签名时间或者时间戳来验证,签名时间是签名者的机器时间可伪造(改时间即可)所以可信度不高,时间戳也是一段签名,再通过一次验签就可以验证有效性。
ii.签名证书在签名时是否被吊销——通过CRL或者OCSP来验证
iii.签名证书是否可信的——是否是可信机构颁发的,一般由证书链来验证,证书链上的证书一级一级向下级证书签名,根证书是可信证书

下面讲一个例子:
假设Alice有一个有效期到2014年的证书,但是2013年离职了。
如果没有CRL,OCSP和时间戳的话:
第一行,2014年之后签出来的签名肯定无效的。
第二行,因为没有CRL和OCSP,2013年之后,签证证书无论是否吊销,签名还是可以验证通过的,到2014年之后显示签名验证通过但是不可信任。
第三行,2014年之前用AdobeReader 验证Alice签的文档都是有效的。但是2014年之后,如果签名里没有CRL,没有OCSP也没有时间戳的话,Adobe就会显示三角而不再是绿勾——显示不信任此签名,因为已不在签名证书有效期。
PDF Digital Signature(尚未完成)
假设2013年吊销了Alice的证书
第一行:2013年之后的签名都是无效的
第二行:2013年之前验的签名是有效的,2013年之后的签名是无效的
PDF Digital Signature(尚未完成)
理想状态下
第一行:2013年之后的签名无效
第二行:2013年之前的签名都应该可以验签成功
PDF Digital Signature(尚未完成)

PS:152页的英文文档花一周勉强看完了,还要整理一下。

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