PDF格式分析（五十二）Digital Signatures 数字签名
数字签名（PDF 1.3）可用于验证用户的身份和文档的内容。 它在签名时，保存了有关签名者和文档状态的信息。
签名可以是纯数学的，例如公钥/私钥加密文档摘要，也可以是生物识别形式的，例如手写签名，指纹或视网膜扫描。
ISO 32000中的数字签名目前支持两种活动：一、向文档添加数字签名，二、检查该签名的有效性。 撤销信息是签名的一个属性，这意味着签名时，必须在签名之前先获取吊销信息。 类似的要求也适用于证书链，签名软件必须在签名之前获取并验证证书链。
签名信息保存在签名字典中。签名处理程序可以使用或省略（被标记为可选的条目，但如果被设置为标准方式，则要使用它们）。
此外，签名处理程序可以添加自己的私有条目。 为避免名称重复，所有此类私有条目的键，应以注册的处理程序名称为前缀，后面跟上句点符号（2Eh）。
通过计算文档中数据（或部分数据）作为摘要，并将摘要存储在文档中来创建签名。 为了验证签名，应重新计算摘要并将其与存储在文档中的摘要进行比较。 摘要值如果存在差异，则表明文档签署后，已进行了修改。
数字签名在PDF表现形式
签名工作流
有两种定义的技术用于计算PDF文件的全部或部分内容的数字签名：
- 签名字典中的ByteRange条目保存有计算字节范围摘要的字节范围。 此范围应该是整个PDF文件，包括签名字典，但不包括签名值本身（Contents条目）。 当然也可以使用其他范围，但由于它们不能检查到文档的所有更改，因此不建议使用。 当存在字节范围摘要时，签名字典中的所有值都应是直接对象。
- 另外，修改检测可以由签名参考字典指定。 TransformMethod条目应指定修改检测的一般方法，TransformParams条目应指定方法的可变部分。
PDF文档可以包含以下几种标准类型的签名：
- 批准签名，该类型签名允许一个或多个。 这些签名出现在签名表单域中（请参见“签名域”）。 签名表单域的值（由其V条目指定）与签名字典对应。 注：多个前面，必须使用增量更新保存签名文档，这样，就会保留与原始签名的字节范围对应的数据，使得前面的签名有效，而新增加的前面，通过使用当前的文档状态进行签名，来保证新签名的有效性。
- 证书签名（PDF 1.5），该类型签名最多只允许存在一个。 证书签名的签名字典应为签名字段的值，并应包含ByteRange条目。 它也可以从权限字典（见“权限字典”）中的DocMDP条目引用。 签名字典应包含具有DocMDP转换方法的签名引用字典。 有关如何创建和验证这些签名的信息，请参见“DocMDP”。用于证书或批准签名的签名字典还可以带有FieldMDP变换方法的签名参考字典; 见“FieldMDP”。
- 使用权签名（PDF 1.5），该类型签名最多允许两个。 其签名字典应从权限字典中的UR3（PDF 1.6）条目引用。 签名字典应包含一个Reference条目，其值是具有UR变换方法的签名引用字典。有关如何创建和验证这些签名的信息，请参见“UR”。
Entries in a signature dictionary（签名字典中的条目）
| key | type | value |
|---|---|---|
| Type | name | （可选）如果存在，则应为Sig。 |
| Filter | name | （必需;可继承）验证签名时，首选签名处理程序的名称。 如果Prop_Build条目不存在，它也应该是用于创建签名的签名处理程序的名称。 如果Prop_Build存在，则可以使用它来确定创建签名的处理程序的名称（通常与Filter相同但不是必需的）。签名处理程序可以是Adobe.PPKLite，Entrust.PPKEF，CICI.SignIt和VeriSign.PPKVS。 |
| SubFilter | name | （可选）描述签名值和密钥信息使用编码的名称。 （PDF 1.6）应使用以下公钥加密签名值：adbe.x509.rsa_sha1，adbe.pkcs7.detached和adbe.pkcs7. sha1。 |
| Contents | byte string | （必填）签名值。 当存在ByteRange时，该值应为十六进制字符串，表示字节范围摘要的值。 对于公钥签名，Contents应该是DER编码的PKCS＃1二进制数据对象或DER编码的PKCS＃7二进制数据对象。 必须在计算消息摘要之前，分配Contents值的空间。 |
| Cert | array or byte string | （当SubFilter为adbe.x509.rsa_sha1时为必需）字节字符串数组，表示签署和验证使用公钥加密的签名时，使用的X.509证书链，如果证书链只有一个条目，则表示字节串。 签名证书应在数组中第一个元素，该证书用于验证内容中的签名值，其他证书用于验证签名证书的真实性。 如果SubFilter是adbe.pkcs7.detached或adbe.pkcs7.sha1，则不应使用此条目，并且证书链应放在Contents中的PKCS＃7信封中。 |
| ByteRange | array | （必需）一组整数对（起始字节偏移量，字节长度），它将描述摘要计算的确切字节范围。 应使用多个不连续的字节范围来描述不包含签名值（内容条目）的字节范围。 |
| Reference | array | （可选; PDF 1.5）一组签名参考词典。 |
| Changes | array | （可选）一个包含三个整数的数组，用于指定在先前签名和此签名之间对文档所做的更改：更改的页数、更改的域数量以及被填写的域数量。签名的顺序应由ByteRange的值决定。 由于每个签名都会导致增量保存，因此以后的签名具有更大的长度值。 |
| Name | text string | （可选）签署文档的人员或机构的名称。 仅当无法从签名中提取名称时，才应使用此值。 |
| M | date | （可选）签署时间。 根据签名处理程序，该值可能是正常的未验证计算机时间，或者是从安全时间服务器生成的可验证的时间。 仅当签名中签署时间不可用时，才应使用此值。 |
| Location | text string | （可选）签名使用的CPU主机名或物理位置。 |
| Reason | text string | （可选）签署的原因，例如（我同意…）。 |
| ContactInfo | text string | （可选）签名者提供的联系方式，以使收件人能够联系签名者以验证签名。比如：电话号码。 |
| R | integer | （可选）用于创建签名的签名处理程序的版本。 （PDF 1.5）不得使用此条目，并且该信息应存储在Prop_Build字典中。 |
| V | integer | （可选; PDF 1.5）签名字典格式的版本。 如果Reference字典被认为对签名的验证至关重要，则该值为1。 默认值：0。 |
| Prop_Build | dictionary | （可选; PDF 1.5）记录签名的计算机环境状态的信息的字典，例如：创建签名的处理程序的名称，软件构建日期，版本， 和PDF操作系统.PDF签名构建字典规范，提供了使用该字典的实现指南。 |
| Prop_AuthTime | integer | （可选的；PDF 1.5）签名者最后认证后的秒数。如果值未知，则应省略。 |
| Prop_AuthType | name | （可选; PDF 1.5）用于对签名者进行身份验证的方法。 有效值应为PIN，Password和Fingerprint。 |
Entries in a signature reference dictionary（签名参考字典中的条目）
| key | type | value |
|---|---|---|
| Type | name | （可选）如果存在，则应为SigRef。 |
| TransformMethod | name | （必需）转换方法的名称（请参见“转换方法”）。 有效值应为：DocMDP：用于检测文档相对于由文档创建者签名的签名字段的修改; 见“DocMDP”。UR：用于检测文档的修改，这些修改会使启用权限的文档中的签名无效; 见“UR。”FieldMDP：用于检测对TransformParams中指定的表单域列表的修改; 见“FieldMDP”。 |
| TransformParams | dictionary | （可选）一个字典，指定TransformMethod指定的变换方法的变换参数（变量数据）。 每个方法都有自己的一组参数。 |
| Data | (various) | （当TransformMethod为FieldMDP时为必需）执行对象修改分析的间接引用对象。 对于FieldMDP以外的变换方法，隐式定义此对象。 |
| DigestMethod | name | （可选;需要PDF 1.5）标识计算摘要时使用的算名称。 有效值为MD5和SHA1。 默认值：MD5。 |
Transform Methods（变换方法）
变换方法以及变换参数，决定了包括和排除哪些对象。 以下子条款讨论了变换方法的类型，变换参数以及何时使用它们。
DocMDP
DocMDP转换方法应用于：检测相对于由文档作者（第一个签名的人）签名后对签名域的修改。 文档只能包含一个拥有DocMDP转换方法的签名域; 它应该是文件中第一个签名域。 它使作者能够指定允许对文档进行哪些更改是有效的，以及哪些更改使作者的签名无效。
如前所述，“MDP”代表修改检测和预防。 使用DocMDP转换方法的证书签名，可以检测哪些是作者指定的不允许的更改。 此外，当权限字典中的DocMDP条目引用签名字典时，也可以防止不允许的更改（请参阅“权限”）。
证书签名应指定一个合法证明字典（参见“法律内容证明”），该字典指定可能导致文档内容意外呈现的所有内容，以及作者对此类内容的证明。 如果质疑文档的完整性，则该字典应建立在作者的意图上。
DocMDP转换参数字典中的P条目应指示作者对文档的哪些更改将使签名无效。 （如果从权限字典中的DocMDP条目引用签名字典，也应防止对文档的这些更改。）P的值为1时，表示文档是不可以修改的; 也就是说，任何更改都将使签名无效。 值2和3，允许对表单域或comment workflows（注释工作流程）进行修改。
验证使用DocMDP转换方法的签名
要验证使用DocMDP转换方法的签名，应首先验证字节范围摘要。 然后，验证转换参数是否允许对文档进行哪些修改。
一旦验证了字节范围摘要，就知道ByteRange条目指定的文档部分相对于签名时文档的状态是否发生变化。
因此，可以比较文档的签名版本的PDF和当前版本的PDF，以判断是否对变换参数不允许的任何对象进行了修改。
Entries in the DocMDP transform parameters dictionary（DocMDP转换参数字典中的条目）
| key | type | value |
|---|---|---|
| Type | name | （可选）如果存在，则应为TransformParams。 |
| P | number | （可选）授予的访问权限。 有效值应为：1-不允许对文件进行任何更改; 对文件的任何更改都将使签名无效。2-允许的更改包括：填写表单，实例化页面模板和签名; 其他更改将使签名无效。3-允许的更改的内容包括2的部分，同时包括：注释的创建，删除和修改; 其他更改将使签名无效。默认值：2。 |
| V | name | （可选）DocMDP转换参数字典版本。 唯一有效值应为1.2。 注意此值是名称对象，而不是数字。默认值：1.2。 |
UR
UR变换方法应用于检测文档的更改使得“使用权签名”无效，该签名是由权限字典中的UR3条目指定的（参见“权限”）。使用权签名告知哪些交互式功能是可用的，哪些是不可用的。 签名用于验证权限是否由真正的授权机构授予。 变换参数字典指定了签名有效时，应启用的附加权限。 由于文档在不允许的方式或被未被授予扩展权限的情况下，被修改导致签名无效，这时，其他权限不予授权。
UR3（PDF 1.6）：首先，验证字节范围摘要，以确定ByteRange指定的文档部分是否与签名时文档的状态相一致。 接下来，检查文档的当前版本，判断是否对变换参数指定不允许修改的对象进行了修改。
Entries in the UR transform parameters dictionary（UR变换参数字典中的条目）
| key | type | value |
|---|---|---|
| Type | name | （可选）如果存在，则应为TransformParams。 |
| Document | array | （可选）名称数组，指定文档的附加文档的使用权限。 唯一定义的有效值为：FullSave，它允许修改的表单或注释数据进行保存。 （PDF 1.5）任何允许修改文档的使用权，都应启用FullSave权限。如果PDF文档包含UR3字典，则只允许修改文档的Annots条目指定的权限将隐式启用FullSave权限。 对于所有其他权限，应明确启用FullSave以保存文档。 （签名权应允许在签署过程中保存，但不允许保存）。 |
| Msg | text string | （可选）可用于指定任意信息的文本字符串，例如向文档添加使用权的原因。 |
| V | name | （可选）UR转换参数字典版本。 值应为2.2。 如果存在未知版本，则不应启用任何权限。注意：此值是名称对象，而不是数字。默认值：2.2。 |
| Annots | array | （可选）名称数组，用于指定与注释相关的使用权限。 有效名称（PDF 1.5）：Create, Delete, Modify,Copy, Import,和Export。仅当从权限字典的UR3条目引用签名字典时，才允许使用以下名称（PDF 1.6）：Online-允许在线注释; 即：服务器上传或下载标记注释的能力。 SummaryView-允许显示一个用户界面，用于汇总文档中的注释（标记注释）。 |
| Form | array | （可选）名称数组，指定表单域相关的使用权限。有效名称（PDF 1.5）：Add - 允许用户将表单字段添加到文档中。Delete - 允许用户删除文档的表单域。FillIn-允许用户保存已完成表单填写的文档。Import - 允许用户以FDF、XFDF和文本（CSV / TSV）格式导入表单数据文件。Export - 允许用户将表单数据文件导出为FDF或XFDF。SubmitStandalone-允许用户在Web浏览器中未打开文档时提交表单数据。SpawnTemplate-允许从命名页面模板实例化新页面。仅当从权限字典的UR3条目引用签名字典时，才允许使用以下名称（PDF 1.6）：BarcodePlaintext-允许（PDF 1.6）文本表单域数据被编码为明文二维条形码。Online-允许（PDF 1.6）特定的表单在线机制，如SOAP或Active Data Object。 |
| Signature | array | （可选）名称数组，指定与签名相关的使用权限。 唯一定义的值应为Modify，表示：允许用户将数字签名应用于现有签名表单域或清除签名表单域。 |
| EF | array | （可选; PDF 1.6）名称数组，用于指定文档中命名嵌入文件的使用权限。 有效名称应为Create，Delete，Modify和Import。 |
| P | boolean | （可选; PDF 1.6）如果为true，则文档的权限应在所有被授权的应用程序中限制，同时允许此词典的其他条目启用对应权限。 默认值：false。 |
FieldMDP
FieldMDP转换方法应用于检测表单域值的更改。
Entries in the FieldMDP transform parameters dictionary（FieldMDP转换参数字典中的条目）
| key | type | value |
|---|---|---|
| Type | name | （可选）如果存在，则应为TransformParams。 |
| Action | name | （必需）一个名称，与Fields数组一起描述在应用签名后，哪些表单字段不允许更改。有效值应为：All - 所有表单域。Include - 仅包含在“Fields”中指定的表单域。Exclude - 仅在“Fields”中未指定的表单域。 |
| Fields | array | （如果Include或Exclude操作，则为必需）包含域名称的文本字符串数组。 |
| V | name | （可选：PDF 1.5则必需）转换参数字典版本。 PDF 1.5及更高版本的值应为1.2。 注意此值是名称对象，而不是数字。默认值：1.2。 |
FieldMDP签名验证方式与DocMDP签名类似。
数字签名的其他内容在下一章中展示。