📚 课程目录第2章签名验签基础

2. 签名验签基础：非对称加密与摘要算法

做压测之前，咱们得先把签名验签这件事儿掰扯清楚。

说白了，签名验签就干两件事：证明“你是谁”，以及证明“东西没被改过”。你想想看，在HSM里，私钥是永远不出来的。签名是私钥干的活，验签是公钥干的活。这个模型如果不理解，后面压测的指标全都是瞎的。

签名不能直接签整份原始数据。为啥？太慢了。一个文件几GB，非对称加密算起来能把你急死。

所以实际做法是：先对原文做摘要（Hash），得到固定长度的摘要值。然后再对这个摘要值签名。

常见的摘要算法就这么几个：

算法	输出长度（bit）	安全级别	我个人的看法
SHA256	256	高（当前标准）	最稳妥，通用性最好。我在项目中基本上90%的场景都用它。
SHA384	384	更高	国密SM2强制配套使用，不支持也得支持。
SHA512	512	极高	有点重了，压测时tps会掉得比较明显。
SM3	256	国密标准	国密体系必选。嗯，要注意它和SHA256不是等价的，速度也有差异。

一点经验： 我自己算过SHA256的碰撞概率，那数字比宇宙里的原子加起来还大。所以别担心“万一撞了怎么办”，那是物理上几乎不可能的事。真正该担心的是算法实现的正确性，比如在HSM里摘要字节序对不对，这个坑我踩过。

非对称加密，就是加密和解密用不同的钥匙。一把公开叫公钥，一把私藏叫私钥。签名时，私钥签名，公钥验签。

这三种算法是目前的主流。差距在哪？我直接给结论：

RSA： 老大哥。支持加密和签名，密钥可以到4096位。但慢，真的很慢。RSA 4096签名，在普通软件里每秒可能就几百次。在HSM里，如果不开硬件加速，也快不到哪去。
ECDSA： 椭圆曲线版。密钥短（256位就很安全了），速度快。我习惯在性能优先的场景优先考虑它。但要注意曲线选择。P256是最常见的。
SM2： 国标。本质上也是一种椭圆曲线算法。密钥长度256位。性能跟ECDSA P256差不多，但国内合规必选。我在金融项目里被要求必须用SM2，那时候才算真的摸透了它。

具体差异可以看这张表：

特性	RSA-2048	ECDSA P-256	SM2
密钥生成	很慢（需要找大素数）	快	快
签名性能	中等	高	高
验签性能	快（比签名快很多）	快	快
签名长度	256字节	64~72字节	64字节
合规	全球通用	全球通用	国内必须

避坑： 我曾经见过有人直接用RAW RSA做签名，就是没有加PSS填充。这在很多老旧系统里是允许的，但在金融合规场景下会被打回。一定要用PKCS#1 v1.5或者PSS填充。PSS更安全，但也更耗性能。压测的时候要明确知道你用的是哪种。

搞清了算法，流程本身其实不复杂。我拆成两步说。

签名生成（私钥干活）：

验签过程（公钥干活）：

    核心要点： 压测的时候，大多数人只压签名，觉得验签不重要。但我告诉你，验签的吞吐量往往更重要。因为一次签名可能只服务一个客户端，但验签可能被成百上千的对端同时调用。我在做金融支付网关压测时，签名请求每秒几百，验签请求每秒几万。那才是真正的瓶颈。

SVG流程图会把这个过程可视化出来，方便你对照理解。

从图里可以清楚看到，签名和验签的前置步骤基本一致，区别只在最后一步用的是私钥还是公钥。这个模型对你设计压测脚本很关键——很多新手把签名和验签当成两个独立的黑盒，忽略了它们共享摘要计算的事实。

最后补一句。很多人问我：“为什么验签比签名快？” 拿RSA举例，签名时需要用到私钥的模幂运算，计算量大；而验签用的是公钥里的小指数（通常是65537），算得快。ECDSA和SM2也类似。所以当你做压测时，验签的tps通常是签名tps的3到10倍。这个比例心里要有数。

    实践建议： 我个人习惯，在同一个测试场景里，先压签名，再压验签。两者数据对比着看。如果验签慢于签名，那要么是HSM配置有问题，要么是你摘要算法选错了。别问我怎么知道的——我曾经花了三天才找到原因，结果是HSM的密钥被设置了“仅限签名”策略。