3 常见签名算法：HMAC‑SHA256、RSA‑SHA256、ECDSA

签名算法是接口认证的“指纹”。你发给服务器的每个请求，都得带上一个别人伪造不了的标记。常见的方案就三种：对称的 HMAC‑SHA256，以及非对称的 RSA‑SHA256 和 ECDSA。我这些年接手的项目里，从内部 API 到开放平台，基本逃不出这三个圈子。下面逐个拆开聊。

3.1 HMAC‑SHA256：简单粗暴的对称签名

HMAC 全称是 Hash‑based Message Authentication Code。说白了就是：把共享密钥和消息揉在一起，算一次 SHA256，然后把结果塞进请求头。

为什么叫“对称”？因为签和验用的是同一个密钥。你俩事先约定好一个 secret，你拿它算签名，服务器拿它验签名。一旦泄露，谁都能伪造请求。

import hmac
import hashlib
import base64

def sign_hmac_sha256(secret: str, message: str) -> str:
    # 密钥、消息都转成 bytes
    h = hmac.new(secret.encode('utf-8'),
                 message.encode('utf-8'),
                 hashlib.sha256)
    # 通常用 Base64 对外传输，省得出现不可见字符
    return base64.b64encode(h.digest()).decode()

HMAC‑SHA256 的优点是快。我测过一个用 Python 写的网关，每秒能验 2 万次签名，CPU 几乎没感觉。缺点是密钥分发麻烦——你和几百个第三方应用共享同一个 secret？那风险就大了。所以它更适合内部系统间调用。

3.2 RSA‑SHA256：非对称老大哥

RSA 签名用的是公钥和私钥对。我拿私钥签名，你把我的公钥扔给任何人，他们都能验，但只有我能签。这就是非对称的魅力——你不需要保护公钥，只需要保护好私钥。

签名过程：先对消息算 SHA256 摘要，然后用私钥加密这个摘要。验证时用公钥解密，再对比摘要。当然实际实现用的是 PKCS#1 v1.5 或 PSS 填充，不是为了加密，而是为了抗攻击。

from Crypto.Signature import pkcs1_15
from Crypto.Hash import SHA256
from Crypto.PublicKey import RSA

def sign_rsa_sha256(private_key_pem: str, message: str) -> str:
    key = RSA.import_key(private_key_pem)
    h = SHA256.new(message.encode())
    # pkcs1_15 是标准填充
    signature = pkcs1_15.new(key).sign(h)
    return base64.b64encode(signature).decode()

def verify_rsa_sha256(public_key_pem: str, message: str, signature_b64: str) -> bool:
    key = RSA.import_key(public_key_pem)
    h = SHA256.new(message.encode())
    try:
        pkcs1_15.new(key).verify(h, base64.b64decode(signature_b64))
        return True
    except (ValueError, TypeError):
        return False

我参与过一个开放平台项目，选择 RSA‑SHA256 是因为第三方应用可以只存公钥，不怕泄露。但刚上线时发现验签速度只有 3000 TPS，比 HMAC 慢了一个数量级。嗯，这里要注意：RSA 的验签比签名更慢，如果服务端需要验大量请求，最好加缓存或升级机器。

3.3 ECDSA：短小精悍的现代方案

ECDSA 是基于椭圆曲线的签名算法。它跟 RSA 一样是非对称的，但密钥更短、签名更紧凑。256 位椭圆曲线安全性等价于 3072 位 RSA。你想想看，同样安全等级，ECDSA 签名只有 64 字节（r + s 各 32 字节），对于带宽敏感的场景简直是救命。

实现上，Python 标准库没有直接提供 ECDSA，但 cryptography 包很好用。用 P‑256 曲线（也叫 secp256r1）最流行。

from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import ec, utils
from cryptography.hazmat.primitives import serialization

def sign_ecdsa_sha256(private_key_pem: str, message: str) -> str:
    key = serialization.load_pem_private_key(private_key_pem.encode(), password=None)
    # 使用 ECDSA + SHA256，编码为 DER 格式
    signature = key.sign(message.encode(), ec.ECDSA(hashes.SHA256()))
    return base64.b64encode(signature).decode()

def verify_ecdsa_sha256(public_key_pem: str, message: str, signature_b64: str) -> bool:
    from cryptography.exceptions import InvalidSignature
    key = serialization.load_pem_public_key(public_key_pem.encode())
    try:
        key.verify(base64.b64decode(signature_b64), message.encode(), ec.ECDSA(hashes.SHA256()))
        return True
    except InvalidSignature:
        return False

ECDSA 的验签速度接近 RSA，但签名速度更快。我记得有一个 IoT 项目，设备用 ESP32，算力有限。用 RSA 2048 签名需要 500ms，换成 ECDSA P‑256 只用了 80ms——设备电池寿命提升了一大截。选什么算法，还得看你的硬件跑不跑得动。

最后来一个总对比表，方便你决策时快速参考。