Crear y validar firmas digitales MAC

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En este tema, se proporciona información sobre cómo crear y validar firmas digitales con base en claves MAC.

Una clave única, compartida por el productor y el verificador, se usa para calcular una etiqueta MAC de los datos de entrada. La etiqueta MAC funciona como una firma digital. Cuando el verificador recibe el mensaje y su etiqueta MAC asociada, genera su propia etiqueta a partir del contenido del mensaje. Luego, el verificador puede comparar la etiqueta recibida con la etiqueta generada para ver si coinciden. Si las dos etiquetas coinciden, el verificador sabrá que el mensaje que recibió es el mismo que el que firmó el productor.

Antes de comenzar

  • Cuando crees firmas digitales MAC, debes usar una clave que tenga el propósito de clave de MAC. Cuando crees la clave, usa MAC.

  • Asegúrate de que el archivo que quieras firmar esté dentro del límite de tamaño. Cuando se usa una clave de Cloud HSM para crear o verificar firmas MAC, el tamaño máximo de archivo es de 16 KiB. Para todas las demás claves, el tamaño máximo de archivo es de 64 KiB.

Roles obligatorios

Para obtener los permisos que necesitas para crear y verificar firmas, pídele al administrador que te otorgue las siguientes funciones de IAM en la clave:

  • Para crear firmas, el firmante de CryptoKey de Cloud KMS (roles/cloudkms.signer)
  • Para verificar las firmas, verifica el CryptoKey de Cloud KMS (roles/cloudkms.verifier)
  • Para crear y verificar firmas: Firmante/verificador de CryptoKey de Cloud KMS (roles/cloudkms.signerVerifier)

Para obtener más información sobre cómo otorgar roles, consulta Administra el acceso.

Crea una firma MAC

gcloud CLI

Para usar Cloud KMS en la línea de comandos, primero instala o actualiza a la última versión de Google Cloud CLI.

gcloud kms mac-sign \
    --version KEY_VERSION \
    --key KEY_NAME \
    --keyring KEY_RING \
    --location LOCATION \
    --input-file INPUT_FILE_PATH \
    --signature-file SIGNED_FILE_PATH

Reemplaza lo siguiente:

  • KEY_VERSION: Es el número de versión de la clave.
  • KEY_NAME: el nombre de la clave.
  • KEY_RING: Es el nombre del llavero de claves que contiene la clave.
  • LOCATION: Es la ubicación de Cloud KMS del llavero de claves.
  • INPUT_FILE_PATH: Es la ruta de acceso local al archivo que deseas firmar.
  • SIGNED_FILE_PATH: Es la ruta de acceso local en la que deseas guardar la firma generada.

Para obtener información sobre todas las marcas y los valores posibles, ejecuta el comando con la marca --help.

C#

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de C# e instala el SDK de C# para Cloud KMS.


using Google.Cloud.Kms.V1;
using Google.Protobuf;

public class SignMacSample
{
    public byte[] SignMac(
      string projectId = "my-project", string locationId = "us-east1", string keyRingId = "my-key-ring", string keyId = "my-key", string keyVersionId = "123",
      string data = "Sample data")
    {
        // Create the client.
        KeyManagementServiceClient client = KeyManagementServiceClient.Create();

        // Build the key version name.
        CryptoKeyVersionName keyVersionName = new CryptoKeyVersionName(projectId, locationId, keyRingId, keyId, keyVersionId);

        // Convert the data into a ByteString.
        ByteString dataByteString = ByteString.CopyFromUtf8(data);

        // Call the API.
        MacSignResponse result = client.MacSign(keyVersionName, dataByteString);

        // The data comes back as raw bytes, which may include non-printable
        // characters. To print the result, you could encode it as base64.
        // string encodedSignature = result.Mac.ToBase64();

        // Get the signature.
        byte[] signature = result.Mac.ToByteArray();

        // Return the result.
        return signature;
    }
}

Go

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Go y, luego, instala el SDK de Go para Cloud KMS.

import (
	"context"
	"encoding/base64"
	"fmt"
	"io"

	kms "cloud.google.com/go/kms/apiv1"
	"cloud.google.com/go/kms/apiv1/kmspb"
)

// signMac will sign a plaintext message using the HMAC algorithm.
func signMac(w io.Writer, name string, data string) error {
	// name := "projects/my-project/locations/us-east1/keyRings/my-key-ring/cryptoKeys/my-key/cryptoKeyVersions/123"
	// data := "my data to sign"

	// Create the client.
	ctx := context.Background()
	client, err := kms.NewKeyManagementClient(ctx)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("failed to create kms client: %v", err)
	}
	defer client.Close()

	// Build the request.
	req := &kmspb.MacSignRequest{
		Name: name,
		Data: []byte(data),
	}

	// Generate HMAC of data.
	result, err := client.MacSign(ctx, req)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("failed to hmac sign: %v", err)
	}

	// The data comes back as raw bytes, which may include non-printable
	// characters. This base64-encodes the result so it can be printed below.
	encodedSignature := base64.StdEncoding.EncodeToString(result.Mac)

	fmt.Fprintf(w, "Signature: %s", encodedSignature)
	return nil
}

Java

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Java y, luego, instala el SDK de Java para Cloud KMS.

import com.google.cloud.kms.v1.CryptoKeyVersionName;
import com.google.cloud.kms.v1.KeyManagementServiceClient;
import com.google.cloud.kms.v1.MacSignResponse;
import com.google.protobuf.ByteString;
import java.io.IOException;
import java.util.Base64;

public class SignMac {

  public void signMac() throws IOException {
    // TODO(developer): Replace these variables before running the sample.
    String projectId = "your-project-id";
    String locationId = "us-east1";
    String keyRingId = "my-key-ring";
    String keyId = "my-key";
    String keyVersionId = "123";
    String data = "Data to sign";
    signMac(projectId, locationId, keyRingId, keyId, keyVersionId, data);
  }

  // Sign data with a given mac key.
  public void signMac(
      String projectId,
      String locationId,
      String keyRingId,
      String keyId,
      String keyVersionId,
      String data)
      throws IOException {
    // Initialize client that will be used to send requests. This client only
    // needs to be created once, and can be reused for multiple requests. After
    // completing all of your requests, call the "close" method on the client to
    // safely clean up any remaining background resources.
    try (KeyManagementServiceClient client = KeyManagementServiceClient.create()) {
      // Build the key version name from the project, location, key ring, key,
      // and key version.
      CryptoKeyVersionName keyVersionName =
          CryptoKeyVersionName.of(projectId, locationId, keyRingId, keyId, keyVersionId);

      // Generate an HMAC of the data.
      MacSignResponse response = client.macSign(keyVersionName, ByteString.copyFromUtf8(data));

      // The data comes back as raw bytes, which may include non-printable
      // characters. This base64-encodes the result so it can be printed below.
      String encodedSignature = Base64.getEncoder().encodeToString(response.getMac().toByteArray());
      System.out.printf("Signature: %s%n", encodedSignature);
    }
  }
}

Node.js

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Node.js y, luego, instala el SDK de Node.js para Cloud KMS.

//
// TODO(developer): Uncomment these variables before running the sample.
//
// const projectId = 'your-project-id';
// const locationId = 'us-east1';
// const keyRingId = 'my-key-ring';
// const keyId = 'my-key';
// const versionId = '123';
// const data = Buffer.from('...');

// Imports the Cloud KMS library
const {KeyManagementServiceClient} = require('@google-cloud/kms');

// Instantiates a client
const client = new KeyManagementServiceClient();

// Build the version name
const versionName = client.cryptoKeyVersionPath(
  projectId,
  locationId,
  keyRingId,
  keyId,
  versionId
);

async function signMac() {
  // Sign the data with Cloud KMS
  const [signResponse] = await client.macSign({
    name: versionName,
    data: data,
  });

  // Example of how to display signature. Because the signature is in a binary
  // format, you need to encode the output before printing it to a console or
  // displaying it on a screen.
  const encoded = signResponse.mac.toString('base64');
  console.log(`Signature: ${encoded}`);

  return signResponse;
}

return signMac();

Python

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Python y, luego, instala el SDK de Python para Cloud KMS.

def sign_mac(project_id, location_id, key_ring_id, key_id, version_id, data):
    """
    Sign a message using the public key part of an asymmetric key.

    Args:
        project_id (string): Google Cloud project ID (e.g. 'my-project').
        location_id (string): Cloud KMS location (e.g. 'us-east1').
        key_ring_id (string): ID of the Cloud KMS key ring (e.g. 'my-key-ring').
        key_id (string): ID of the key to use (e.g. 'my-key').
        version_id (string): Version to use (e.g. '1').
        data (string): Data to sign.

    Returns:
        MacSignResponse: Signature.
    """

    # Import the client library.
    from google.cloud import kms

    # Import base64 for printing the ciphertext.
    import base64

    # Create the client.
    client = kms.KeyManagementServiceClient()

    # Build the key version name.
    key_version_name = client.crypto_key_version_path(project_id, location_id, key_ring_id, key_id, version_id)

    # Convert the message to bytes.
    data_bytes = data.encode('utf-8')

    # Call the API
    sign_response = client.mac_sign(
        request={'name': key_version_name, 'data': data_bytes})

    print('Signature: {}'.format(base64.b64encode(sign_response.mac)))
    return sign_response

Ruby

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Ruby y, luego, instala el SDK de Ruby para Cloud KMS.

# TODO(developer): uncomment these values before running the sample.
# project_id  = "my-project"
# location_id = "us-east1"
# key_ring_id = "my-key-ring"
# key_id      = "my-key"
# version_id  = "123"
# data        = "my data"

# Require the library.
require "google/cloud/kms"

# Require digest.
require "digest"

# Create the client.
client = Google::Cloud::Kms.key_management_service

# Build the key version name.
key_version_name = client.crypto_key_version_path project:            project_id,
                                                  location:           location_id,
                                                  key_ring:           key_ring_id,
                                                  crypto_key:         key_id,
                                                  crypto_key_version: version_id

# Call the API.
sign_response = client.mac_sign name: key_version_name, data: data

# The data comes back as raw bytes, which may include non-printable
# characters. This base64-encodes the result so it can be printed below.
encoded_signature = Base64.strict_encode64 sign_response.mac

puts "Signature: #{encoded_signature}"

API

En estos ejemplos, se usa curl como un cliente HTTP para demostrar el uso de la API. Para obtener más información sobre el control de acceso, consulta Accede a la API de Cloud KMS.

Usa el método CryptoKeyVersions.macSign para realizar la firma. La respuesta de este método contiene la firma codificada en base64.

Verifica una firma de MAC

gcloud CLI

Para usar Cloud KMS en la línea de comandos, primero instala o actualiza a la última versión de Google Cloud CLI.

gcloud kms mac-verify \
    --version KEY_VERSION \
    --key KEY_NAME \
    --keyring KEY_RING \
    --location LOCATION \
    --input-file INPUT_FILE_PATH \
    --signature-file SIGNED_FILE_PATH
  • KEY_VERSION: Es el número de versión de la clave.
  • KEY_NAME: el nombre de la clave.
  • KEY_RING: Es el nombre del llavero de claves que contiene la clave.
  • LOCATION: Es la ubicación de Cloud KMS del llavero de claves.
  • INPUT_FILE_PATH: Es la ruta de acceso local al archivo que se firmó.
  • SIGNED_FILE_PATH: Es la ruta de acceso local al archivo de firma que se verificará.

Para obtener información sobre todas las marcas y los valores posibles, ejecuta el comando con la marca --help.

C#

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de C# e instala el SDK de C# para Cloud KMS.


using Google.Cloud.Kms.V1;
using Google.Protobuf;

public class VerifyMacSample
{
    public bool VerifyMac(
      string projectId = "my-project", string locationId = "us-east1", string keyRingId = "my-key-ring", string keyId = "my-key", string keyVersionId = "123",
      string data = "my data",
      byte[] signature = null)
    {
        // Build the key version name.
        CryptoKeyVersionName keyVersionName = new CryptoKeyVersionName(projectId, locationId, keyRingId, keyId, keyVersionId);

        // Create the client.
        KeyManagementServiceClient client = KeyManagementServiceClient.Create();

        // Convert the data and signatures into ByteStrings.
        ByteString dataByteString = ByteString.CopyFromUtf8(data);
        ByteString signatureByteString = ByteString.CopyFrom(signature);

        // Verify the signature.
        MacVerifyResponse result = client.MacVerify(keyVersionName, dataByteString, signatureByteString);

        // Return the result.
        return result.Success;
    }
}

Go

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Go y, luego, instala el SDK de Go para Cloud KMS.

import (
	"context"
	"fmt"
	"io"

	kms "cloud.google.com/go/kms/apiv1"
	"cloud.google.com/go/kms/apiv1/kmspb"
)

// verifyMac will verify a previous HMAC signature.
func verifyMac(w io.Writer, name string, data, signature []byte) error {
	// name := "projects/my-project/locations/us-east1/keyRings/my-key-ring/cryptoKeys/my-key/cryptoKeyVersions/123"
	// data := "my previous data"
	// signature := []byte("...")  // Response from a sign request

	// Create the client.
	ctx := context.Background()
	client, err := kms.NewKeyManagementClient(ctx)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("failed to create kms client: %v", err)
	}
	defer client.Close()

	// Build the request.
	req := &kmspb.MacVerifyRequest{
		Name: name,
		Data: data,
		Mac:  signature,
	}

	// Verify the signature.
	result, err := client.MacVerify(ctx, req)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("failed to verify signature: %v", err)
	}

	fmt.Fprintf(w, "Verified: %t", result.Success)
	return nil
}

Java

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Java y, luego, instala el SDK de Java para Cloud KMS.

import com.google.cloud.kms.v1.CryptoKeyVersionName;
import com.google.cloud.kms.v1.KeyManagementServiceClient;
import com.google.cloud.kms.v1.MacVerifyResponse;
import com.google.protobuf.ByteString;
import java.io.IOException;

public class VerifyMac {

  public void verifyMac() throws IOException {
    // TODO(developer): Replace these variables before running the sample.
    String projectId = "your-project-id";
    String locationId = "us-east1";
    String keyRingId = "my-key-ring";
    String keyId = "my-key";
    String keyVersionId = "123";
    String data = "Data to sign";
    byte[] signature = null;
    verifyMac(projectId, locationId, keyRingId, keyId, keyVersionId, data, signature);
  }

  // Sign data with a given mac key.
  public void verifyMac(
      String projectId,
      String locationId,
      String keyRingId,
      String keyId,
      String keyVersionId,
      String data,
      byte[] signature)
      throws IOException {
    // Initialize client that will be used to send requests. This client only
    // needs to be created once, and can be reused for multiple requests. After
    // completing all of your requests, call the "close" method on the client to
    // safely clean up any remaining background resources.
    try (KeyManagementServiceClient client = KeyManagementServiceClient.create()) {
      // Build the key version name from the project, location, key ring, key,
      // and key version.
      CryptoKeyVersionName keyVersionName =
          CryptoKeyVersionName.of(projectId, locationId, keyRingId, keyId, keyVersionId);

      // Verify the signature
      MacVerifyResponse response =
          client.macVerify(
              keyVersionName, ByteString.copyFromUtf8(data), ByteString.copyFrom(signature));

      // The data comes back as raw bytes, which may include non-printable
      // characters. This base64-encodes the result so it can be printed below.
      System.out.printf("Success: %s%n", response.getSuccess());
    }
  }
}

Node.js

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Node.js y, luego, instala el SDK de Node.js para Cloud KMS.

//
// TODO(developer): Uncomment these variables before running the sample.
//
// const projectId = 'your-project-id';
// const locationId = 'us-east1';
// const keyRingId = 'my-key-ring';
// const keyId = 'my-key';
// const versionId = '123';
// const data = Buffer.from('...');
// const signature = Buffer.from('...');

// Imports the Cloud KMS library
const {KeyManagementServiceClient} = require('@google-cloud/kms');

// Instantiates a client
const client = new KeyManagementServiceClient();

// Build the version name
const versionName = client.cryptoKeyVersionPath(
  projectId,
  locationId,
  keyRingId,
  keyId,
  versionId
);

async function verifyMac() {
  // Verify the data with Cloud KMS
  const [verifyResponse] = await client.macVerify({
    name: versionName,
    data: data,
    mac: signature,
  });

  console.log(`Verified: ${verifyResponse.success}`);
  return verifyResponse;
}

return verifyMac();

Python

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Python y, luego, instala el SDK de Python para Cloud KMS.

def verify_mac(project_id, location_id, key_ring_id, key_id, version_id, data, signature):
    """
    Verify the signature of data from an HMAC key.

    Args:
        project_id (string): Google Cloud project ID (e.g. 'my-project').
        location_id (string): Cloud KMS location (e.g. 'us-east1').
        key_ring_id (string): ID of the Cloud KMS key ring (e.g. 'my-key-ring').
        key_id (string): ID of the key to use (e.g. 'my-key').
        version_id (string): Version to use (e.g. '1').
        data (string): Data that was signed.
        signature (bytes): Signature bytes.

    Returns:
        MacVerifyResponse: Success.
    """

    # Import the client library.
    from google.cloud import kms

    # Create the client.
    client = kms.KeyManagementServiceClient()

    # Build the key version name.
    key_version_name = client.crypto_key_version_path(project_id, location_id, key_ring_id, key_id, version_id)

    # Convert the message to bytes.
    data_bytes = data.encode('utf-8')

    # Call the API
    verify_response = client.mac_verify(
        request={'name': key_version_name, 'data': data_bytes, 'mac': signature})

    print('Verified: {}'.format(verify_response.success))
    return verify_response

Ruby

Para ejecutar este código, primero configura un entorno de desarrollo de Ruby y, luego, instala el SDK de Ruby para Cloud KMS.

# TODO(developer): uncomment these values before running the sample.
# project_id  = "my-project"
# location_id = "us-east1"
# key_ring_id = "my-key-ring"
# key_id      = "my-key"
# version_id  = "123"
# data        = "my data"
# signature   = "..."

# Require the library.
require "google/cloud/kms"

# Require digest.
require "digest"

# Create the client.
client = Google::Cloud::Kms.key_management_service

# Build the key version name.
key_version_name = client.crypto_key_version_path project:            project_id,
                                                  location:           location_id,
                                                  key_ring:           key_ring_id,
                                                  crypto_key:         key_id,
                                                  crypto_key_version: version_id

# Call the API.
verify_response = client.mac_verify name: key_version_name, data: data, mac: signature
puts "Verified: #{verify_response.success}"

API

En estos ejemplos, se usa curl como un cliente HTTP para demostrar el uso de la API. Para obtener más información sobre el control de acceso, consulta Accede a la API de Cloud KMS.

Usa el método CryptoKeyVersions.macVerify para realizar la verificación. La firma que se verificará debe estar codificada en base64. La respuesta de este método contiene un valor booleano que indica si la firma se verificó con éxito o no.