2. Cosign 核心概念：签名、验证、PKI 与透明日志

在镜像供应链安全体系中，Cosign 是 Sigstore 项目中最核心的签名工具。它解决了“谁签的、签的什么、是否可信”三个关键问题。本章深入拆解 Cosign 的四大基础支柱：签名（Sign）、验证（Verify）、公钥基础设施（PKI） 与 透明日志（Rekor）。

2.1 签名（Sign）—— 为镜像绑定数字身份

Cosign 签名是将一个数字签名附加到容器镜像或其摘要（Digest）上的过程。签名本身可以存储在镜像仓库的标签中（.sig 后缀），也可以存储在 OCI 制品仓库中。

2.1.1 签名对象与格式

• 签名对象：通常是对镜像清单（Manifest）的 SHA256 摘要进行签名，而非整个镜像层数据。
• 签名格式：Cosign 默认使用 DSSE（Dead Simple Signing Envelope） 格式，将载荷（Payload）与签名封装在一起，便于传输和验证。

2.1.2 两种签名模式

2.2 验证（Verify）—— 确认身份与完整性

验证是签名的逆过程。Cosign 通过公钥或 Fulcio 证书链，确认签名确实由声称的身份生成，且镜像内容未被篡改。

2.2.1 验证流程三要素

1. 提取签名：从镜像仓库拉取 .sig 制品。
2. 获取公钥/证书：从本地密钥环、Fulcio 根证书或 Rekor 透明日志中获取。
3. 校验摘要：计算当前镜像摘要，与签名中封装的摘要进行比对。

2.2.2 验证命令示例

# 使用公钥验证
cosign verify --key cosign.pub myregistry.io/myimage:v1

# 使用 Keyless 模式验证（自动查询 Rekor 和 Fulcio）
cosign verify myregistry.io/myimage:v1

2.3 公钥基础设施（PKI）—— Fulcio 与短期证书链

传统 PKI 依赖长期 CA 证书和复杂的证书吊销列表（CRL）。Cosign 的 PKI 体系——Fulcio——采用了截然不同的设计哲学：短期证书 + 透明日志。

2.3.1 Fulcio 核心设计

• 证书颁发：Fulcio 是一个 OIDC 感知的证书颁发机构。它验证用户的 OIDC 身份（如 user@example.com），然后签发一个 X.509 证书，证书中嵌入了用户的身份信息。
• 证书有效期：默认仅 10 分钟。过期后证书自动失效，无需 CRL。
• 证书链：Fulcio 的根证书公开可查，所有短期证书均可通过根证书验证。

2.3.2 与传统 PKI 对比

2.4 透明日志（Rekor）—— 不可篡改的审计账本

Rekor 是 Sigstore 的透明日志服务，它充当了一个公开的、仅追加的、可验证的签名账本。所有通过 Sigstore 生成的签名元数据都会被记录在 Rekor 中。

2.4.1 Rekor 的核心价值

• 公开审计：任何人都可以查询 Rekor 日志，验证某个镜像在特定时间点是否被签名。
• 防抵赖：签名者无法否认自己曾经签过某个镜像，因为记录永久存在。
• 离线验证：即使 Fulcio 或 Rekor 服务暂时不可用，验证者仍可基于已缓存的 Merkle 树证明进行验证。

2.4.2 Rekor 中的数据结构

2.4.3 查询 Rekor 日志

# 通过镜像摘要查询签名记录
rekor-cli search --sha256 1a2b3c4d5e6f...

# 通过 UUID 获取具体条目
rekor-cli get --uuid 24296fb24b8ad77a

2.5 四大概念协同工作

签名、验证、PKI 与透明日志并非孤立存在。它们共同构成了 Sigstore 的信任三角：

1. Sign 调用 Fulcio 获取证书，生成签名。
2. Rekor 记录签名元数据，提供公开审计能力。
3. Verify 通过 Fulcio 根证书验证证书链，通过 Rekor 验证签名存在性。