3. 制品签名基础概念

制品签名是软件供应链安全的核心防线。在 IDP 中，从构建到部署的每个环节都可能被篡改，而数字签名提供了一种数学上可验证的完整性保证。本节将拆解签名背后的密码学原理、标准流程以及业界主流工具，为后续在 Backstage 插件中移植签名链路打下理论基础。

3.1 数字签名原理

数字签名并非对原始数据进行“加密”，而是利用非对称加密和哈希算法的组合，实现完整性、真实性和不可否认性。其核心思想是：私钥签名，公钥验签。

3.1.1 哈希算法（Hash Algorithm）

哈希算法将任意长度的数据映射为固定长度的摘要（Digest）。它是签名流程中的“指纹生成器”。

• 单向性： 无法从摘要反推原始数据。
• 抗碰撞性： 极难找到两个不同数据产生相同哈希值。
• 常用算法： SHA-256（当前标准）、SHA-384、SHA-512。

3.1.2 非对称加密（Asymmetric Encryption）

非对称加密使用一对密钥：私钥（Private Key） 和 公钥（Public Key）。私钥必须严格保密，公钥可以公开分发。

3.2 签名与验签流程

下图展示了从制品构建到部署前验签的完整流程，这是 IDP 中签名链路移植的核心逻辑。

3.3 常见签名工具对比

在 IDP 环境中，GPG、Cosign 和 Notation 是三种主流的制品签名工具。它们各有侧重，适用于不同的制品类型和信任模型。

3.3.1 GPG（GNU Privacy Guard）

GPG 是最成熟的签名工具之一，广泛用于开源软件分发。它使用Web of Trust 模型，签名以独立文件形式存在。

# 生成 GPG 密钥对
gpg --full-generate-key

# 对制品签名（生成 .asc 文件）
gpg --detach-sign --armor my-artifact.tar.gz

# 验签
gpg --verify my-artifact.tar.gz.asc my-artifact.tar.gz

3.3.2 Cosign（Sigstore 项目）

Cosign 是云原生生态的签名标准，专为 OCI 镜像设计。它支持Keyless 签名，利用 OIDC 身份和透明日志（Rekor）实现无需管理密钥的签名。

# 使用密钥对签名 OCI 镜像
cosign sign --key cosign.key registry.example.com/my-image:v1

# Keyless 签名（使用 GitHub/GitLab OIDC）
cosign sign registry.example.com/my-image:v1

# 验签
cosign verify --key cosign.pub registry.example.com/my-image:v1

3.3.3 Notation（Notary v2）

Notation 是 CNCF 沙箱项目，专注于 OCI 制品的签名和验证。它使用X.509 证书链建立信任，签名作为 OCI 引用制品存储，与镜像生命周期紧密绑定。

# 使用 Notation 签名
notation sign --key mykey registry.example.com/my-image:v1

# 配置信任策略（trust policy）
notation policy import my-policy.json

# 验签
notation verify registry.example.com/my-image:v1

3.4 签名链路在 IDP 中的关键决策点

在 Backstage 插件中移植签名链路时，需要根据 IDP 的架构做出以下决策：

• 签名时机： 在 CI 流水线中签名（构建时），还是在 Artifact 入库时由 IDP 代理签名？
• 密钥存储： 使用云 KMS（AWS KMS / Azure Key Vault / GCP Cloud KMS）还是本地 HSM？插件需要封装对应的密钥访问接口。
• 验签策略： 是“全部允许，仅记录告警”还是“验签失败则阻断部署”？Backstage 的 EntityPolicy 可以承载此逻辑。
• 透明日志集成： 是否对接 Rekor 或自建审计日志？这决定了插件是否需要额外的 HTTP 客户端。