Linux下用数字签名验证二进制文件完整性：ELF签名实战脚本详解

数字签名核心要件

数据可被拦截篡改，接收文件真实性至关重要。用户A通过邮件发送二进制文件给用户B，B如何确信文件未被篡改？数字签名（DS）通过将数据绑定发送者唯一凭证提供可靠方案。

• 签名必须源自被签名消息
• 须包含发送者唯一信息
• 创建简易
• 计算上不可伪造
• 签名尺寸小

64位ELF二进制签名实战实现

采用直接签名方案（无第三方仲裁），私钥签名、公钥证书验证。流程：

1. 生成源二进制MD5哈希
2. 创建私钥与自签名公钥证书
3. 签名二进制：
   • 用私钥加密MD5哈希
   • 将加密哈希存入ELF新.sig段
   • 证书存入~/.ssh备后续验证

全流程可用openssl、objcopy、md5sum脚本化。下附自动化签名ELF脚本sign_elf.sh（文末附无行号源码）。

#!/bin/bash
KEY_DIR="$HOME/.ssh"
PRIVATE_KEY="$KEY_DIR/priv.key"
CERTIFICATE="$KEY_DIR/pub.crt"
SUBJECT="/C=RU/ST=Nizhni Novgorod/L=Nizhniy Novgorod/O=Auriga/OU=DEV/CN=www.auriga.com"
if [ "$#" = "0" ]; then echo "Usage: sign_elfs.sh [ELF files]"; exit 1; fi
[ ! -d "$KEY_DIR" ] && mkdir "$KEY_DIR"
# 生成私钥与证书
openssl req -nodes -x509 -sha256 -newkey rsa:4096 -keyout "$PRIVATE_KEY" -out "$CERTIFICATE" -days 365 -subj "$SUBJECT"
for ELF_BIN in "$@"; do
  ELF_BASE_NAME="${ELF_BIN##*/}"
  ELF_BIN_SIGNATURE="$ELF_BASE_NAME.sha256"
  ELF_BIN_MD5="$ELF_BASE_NAME.md5"
  if [ ! -f "$ELF_BIN" ]; then echo "Error: no such file $ELF_BIN"; exit 103; fi
  # 移除旧.sig段
  objcopy --remove-section=.sig "$ELF_BIN"
  # 添加512字节零填充.sig段
  rm -f dummy.txt && touch dummy.txt && truncate --size=512 dummy.txt
  objcopy --add-section .sig=dummy.txt --set-section-flags .sig=noload,readonly "$ELF_BIN"
  # 计算含.sig段的MD5
  md5sum "$ELF_BIN" | awk '{ print $1 }' > "$KEY_DIR/$ELF_BIN_MD5"
  # 私钥签名MD5哈希
  openssl dgst -sha256 -sign "$PRIVATE_KEY" -out "$KEY_DIR/$ELF_BIN_SIGNATURE" "$KEY_DIR/$ELF_BIN_MD5"
  # 可选即时验证
  openssl dgst -sha256 -verify <(openssl x509 -in "$CERTIFICATE" -pubkey -noout) -signature "$KEY_DIR/$ELF_BIN_SIGNATURE" "$KEY_DIR/$ELF_BIN_MD5"
  # 嵌入加密哈希到.sig段
  objcopy --update-section .sig="$KEY_DIR/$ELF_BIN_SIGNATURE" --set-section-flags .sig=noload,readonly "$ELF_BIN"
  # 显示.sig段内容供检查
  objdump -sj .sig "$ELF_BIN"
done
rm -f dummy.txt
ls -ls ~/.ssh

脚本关键步骤解析

第19行：证书生成

openssl req -nodes -x509 -sha256 -newkey rsa:4096 -keyout "$PRIVATE_KEY" -out "$CERTIFICATE" -days 365 -subj "$SUBJECT"

• req创建证书签名请求
• -nodes输出明文私钥
• -x509自签名证书
• -sha256选SHA-256哈希
• -newkey rsa:4096生成4096位RSA密钥
• SUBJECT遵循RFC 5280格式

生成~/.ssh/priv.key（私钥）与~/.ssh/pub.crt（证书含公钥）。

循环处理每个ELF文件（第21行起）

移除旧.sig段，添加512字节占位段，计算MD5，私钥签名，可选验证，嵌入签名替换占位，完成签名ELF。

接收方可提取.sig段，用公钥证书解密，比对重新计算的文件哈希，验证完整性。