私钥签名错误修复说明

问题描述

当使用自定义私钥调用签名接口时，出现以下错误：

{
  "error": "签名失败: The multiplicator cannot be negative",
  "success": false
}

###错误示例

curl -X POST http://localhost:8888/api/sign \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{
    "data": {"version": "1.0"},
    "priKey": "AABBCCDD0011223344556677889900AABBCCDD0011223344556677889900AA",
    "reqOrgNo": "TEST123456"
  }'

# 返回错误
{"error":"签名失败: The multiplicator cannot be negative","success":false}

根本原因

问题出在 SM2Utils.java 第135行：

// 错误的代码
BigInteger userD = new BigInteger(privateKey);

当使用 new BigInteger(byte[]) 构造器时：

如果字节数组的第一个字节 >= 128（即最高位为1）
Java会将其解释为负数（二进制补码表示）
导致后续的椭圆曲线运算失败

示例说明

// 假设私钥第一个字节是 0xFA (250)
byte[] key = Hex.decode("FAA43158512CCA4DEBCA3047F4BD6F9E...");

// 错误方式：会被解释为负数
BigInteger wrong = new BigInteger(key);  
// wrong < 0  ❌

// 正确方式：明确指定为正数
BigInteger correct = new BigInteger(1, key);  
// correct > 0  ✅

解决方案

修复代码

在 /Users/light/www/pros/xingfutong-java/src/demo/com/util/sm/SM2Utils.java 第135行：

修改前:

BigInteger userD = new BigInteger(privateKey);

修改后:

BigInteger userD = new BigInteger(1, privateKey);  // 1 表示正数符号位

完整修复步骤

步骤1: 修改代码

代码已自动修复（参考上述修改）。

步骤2: 重新编译

cd /Users/light/www/pros/xingfutong-java

# 编译SM2Utils
javac -encoding UTF-8 -d bin -cp "lib/*:bin" \
  src/demo/com/util/sm/SM2Utils.java

步骤3: 重新构建Docker镜像

# 停止旧容器
docker-compose down

# 重新构建镜像
docker-compose build --no-cache

# 启动新容器
docker-compose up -d

或使用一键脚本：

./deploy.sh

验证修复

生成有效的SM2密钥对

java -cp "bin:lib/*" demo.com.GenerateKeyPair

输出示例：

私钥 (64位十六进制):
FAA43158512CCA4DEBCA3047F4BD6F9E3BF1C10685E5FFB80B34B48DA854DCC1

公钥 (130位十六进制):
049DC52B5FFB819C19DB9FA4DC1AF97B754810E9EBCFF85D83BDFAB452C5DD53E8...

测试签名功能

curl -X POST http://localhost:8888/api/sign \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{
    "data": {
      "version": "1.0",
      "test": "hello"
    },
    "priKey": "FAA43158512CCA4DEBCA3047F4BD6F9E3BF1C10685E5FFB80B34B48DA854DCC1",
    "reqOrgNo": "MY_ORG"
  }'

期望结果（修复后）:

{
  "success": true,
  "signData": "TEST=hello|VERSION=1.0",
  "sign": "3044022015A7C08F039EAFAD3330D9B4456BD21B...",
  "timestamp": 1761292521531
}

为什么会出现这个问题？

Java BigInteger 的构造器说明

Java的 BigInteger 类有多个构造器：

// 1. 从字节数组构造（有符号）
new BigInteger(byte[] val)
// - 使用二进制补码表示
// - 第一个字节的最高位是符号位
// - 如果最高位=1，则为负数

// 2. 从字节数组构造（指定符号）
new BigInteger(int signum, byte[] magnitude)
// - signum: -1负数, 0零, 1正数
// - magnitude: 绝对值的二进制表示
// - 总是按无符号解释字节数组

SM2私钥的特点

SM2私钥是32字节（256位）的随机数：

范围：1 到 n-1（n是椭圆曲线的阶）
十六进制表示：64个字符
约50%的私钥第一个字节 >= 128

因此，如果不指定符号位，大约一半的私钥会被错误解释为负数！

其他说明

1. 默认私钥为什么能工作？

项目中的默认私钥：

3164EE0DF2BCA7A12309383E3305DD6563A28DFE53F65BBD60B3A1D7F80AC275

第一个字节是 0x31 (49)，小于 128，所以被正确解释为正数。

2. 哪些私钥会出错？

第一个字节 >= 128（80-FF）的私钥会出错，例如：

FAA43158... (0xFA = 250)
AAB43158... (0xAA = 170)
80000000... (0x80 = 128)

第一个字节 < 128（00-7F）的私钥正常，例如：

31640000... (0x31 = 49)
7FFFFFFF... (0x7F = 127)

3. 是否需要重新生成密钥？

不需要！ 修复后，所有有效的SM2私钥都能正常使用。

生成密钥对工具

项目已包含密钥对生成工具 GenerateKeyPair.java。

使用方法

# 生成1对密钥
java -cp "bin:lib/*" demo.com.GenerateKeyPair

# 生成5对密钥
java -cp "bin:lib/*" demo.com.GenerateKeyPair 5

输出内容

私钥（64位十六进制）
公钥（130位十六进制）
配置文件格式
API调用示例

安全提醒

⚠️ 私钥必须保密！
- 私钥泄露意味着签名被破解
- 不要将私钥提交到代码仓库
- 生产环境使用环境变量或密钥管理服务
⚠️ 使用HTTPS！
- 如果通过API传递私钥，必须使用HTTPS
- 防止中间人攻击窃取私钥
⚠️ 定期轮换密钥！
- 定期更换密钥对
- 保留旧公钥用于验证历史签名

总结

项目	说明
问题	部分私钥签名失败
原因	BigInteger构造器未指定正数符号位
影响	约50%的随机私钥受影响
修复	使用 `new BigInteger(1, privateKey)`
状态	已修复 ✅
测试	需重新编译和部署

参考资料

Java BigInteger API文档
SM2国密标准 (GM/T 0003-2012)
BouncyCastle密码库文档

最后更新: 2025-10-24

修复作者: AI Assistant

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