2. 常见算法介绍：RSA签名、ECDSA签名、SM2签名、HMAC与签名的区别

做签名验签调试，第一关就是搞清楚你手里拿的是什么算法。我见过太多人把RSA和HMAC混为一谈，或者拿着SM2的签名结果去用ECDSA验签——结果当然是失败。这一章咱们就把这几个主流算法掰开揉碎，讲清楚它们的核心逻辑和适用场景。

2.1 RSA签名

RSA签名，说白了就是“私钥加密，公钥解密”的逆用。不过这里有个坑：RSA实际做签名时并不是直接加密原文，而是先对原文做哈希，再对哈希值做私钥操作。

我个人习惯把RSA签名流程拆成三步：

1. 哈希摘要：对原文做SHA-256（或其它哈希），得到固定长度的摘要
2. 填充：把摘要塞进一个标准格式的块里（PKCS#1 v1.5或PSS）
3. 私钥加密：用私钥对填充后的块做模幂运算，输出签名

验签就是反过来：公钥解密签名得到填充块，拆出摘要，再和原文的哈希比对。

RSA签名的特点：

• 签名长度固定，等于密钥长度（1024位密钥产生128字节签名）
• 验签速度比签名快（公钥指数通常很小，比如65537）
• 密钥越长越安全，但签名和验签都越慢

密钥长度	签名长度	安全等级（近似）
2048位	256字节	112位
3072位	384字节	128位
4096位	512字节	152位

2.2 ECDSA签名

ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）是RSA的替代方案。它用更短的密钥达到同等安全强度——256位的ECDSA和3072位的RSA安全性差不多。

ECDSA的核心思想：利用椭圆曲线上的点加法运算，把私钥（一个大整数）映射到曲线上的一个点（公钥）。签名过程会生成两个整数（r, s），验签时通过公钥和原文哈希验证这对值是否匹配。

嗯，这里要注意：ECDSA每次签名都会引入一个随机数k。这意味着同一份原文、同一个私钥，每次签名结果都不一样。这不是bug，是特性。

ECDSA签名长度取决于曲线参数。以最常用的P-256曲线为例：

• 签名结果：r和s各32字节，总共64字节
• 公钥：一个点坐标（x, y），各32字节，共64字节（未压缩）
• 私钥：32字节

和RSA对比，ECDSA的优势很明显：

• 签名短（64字节 vs RSA 256字节）
• 计算快（尤其是生成密钥对）
• 适合资源受限的设备

2.3 SM2签名

SM2是国家密码管理局发布的椭圆曲线签名算法。说白了，它就是中国版的ECDSA，但细节上有差异。

SM2使用的椭圆曲线参数是国密标准定义的，和NIST的P-256不一样。签名流程和ECDSA类似，但有几个关键区别：

• SM2在签名前会把发送方ID、公钥等信息混入哈希计算（这叫“用户标识参与签名”）
• SM2的签名结果格式是(r, s)，但编码方式可能不同
• SM2推荐使用256位素域上的曲线

SM2签名长度：

• 签名结果：r和s各32字节，共64字节
• 公钥：65字节（压缩格式33字节）
• 私钥：32字节

2.4 HMAC与签名的区别

这是最容易混淆的地方。HMAC（基于哈希的消息认证码）经常被误称为“签名”，但它俩有本质区别。

HMAC的核心：用共享密钥对消息做带密钥的哈希。签名验签双方持有同一个密钥，一方生成MAC，另一方验证MAC是否一致。

而真正的签名（RSA/ECDSA/SM2）用的是非对称密钥对——私钥签名，公钥验签。

特性	HMAC	数字签名
密钥类型	对称密钥（双方相同）	非对称密钥（私钥+公钥）
可公开验证	否（需要共享密钥）	是（公钥公开）
抗抵赖性	无（双方都能生成）	有（只有私钥持有者能生成）
性能	极快（纯哈希运算）	较慢（涉及大数运算）
典型场景	API鉴权、消息完整性校验	数字证书、电子合同、代码签名

为什么会有这种混淆？因为很多API文档里把HMAC的结果也叫“签名”。但你要记住：HMAC只能证明消息在传输过程中没被篡改，不能证明消息是谁发的——因为双方都有密钥。

2.5 四种机制对比总览

下面这张SVG图把四种机制的核心逻辑画出来了，方便你对照理解：

2.6 选型建议

说了这么多，实际项目里到底选哪个？我个人的经验是：

• 对外接口、需要公开验证：用RSA或ECDSA。RSA兼容性最好，ECDSA签名更短
• 国密合规要求：用SM2。别想着用ECDSA替代，过不了等保测评
• 内部系统间鉴权、消息完整性校验：用HMAC。性能好，实现简单
• 资源受限设备（IoT）：优先ECDSA或SM2，签名短、计算快