XML 署名

XML 署名( XMLDSig、XML-DSig、XML-Sigとも呼ばれる)は、デジタル署名のXML構文を定義し、W3C 勧告XML 署名構文および処理で定義されています。機能的にはPKCS #7と多くの共通点がありますが、より拡張性が高く、XMLドキュメントの署名に適しています。SOAP 、SAMLなどのさまざまなWebテクノロジで使用されます。

XML署名は、あらゆるタイプのデータ（リソース）に署名するために使用できます。通常はXML文書ですが、 URL経由でアクセスできるものであれば何でも署名できます。XML署名は、それを含むXML文書の外部にあるリソースに署名するために使用され、分離署名と呼ばれます。それを含む文書の一部に署名するために使用された場合、それはエンベロープ署名と呼ばれます。^[1]署名されたデータがそれ自身に含まれている場合、それはエンベロープ署名と呼ばれます。^[2]

XML 署名は、名前空間Signature内の要素で構成されますhttp://www.w3.org/2000/09/xmldsig#。基本構造は次のとおりです。

<Signature> 
<SignedInfo> <CanonicalizationMethod /> <SignatureMethod /> <Reference> <Transforms /> <DigestMethod /> <DigestValue /> </Reference> <Reference />など
</SignedInfo> <SignatureValue /> <KeyInfo /> <Object /> </Signature>  
     
     
    
        
        
        
    
        
   
   
   

• 要素SignedInfoには署名されたデータが含まれるか参照され、使用されるアルゴリズムが指定されます。
  • 要素SignatureMethodとCanonicalizationMethod要素は 要素によって使用されSignatureValue、SignedInfo改ざんから保護するために に含まれています。
  • 1 つ以上のReference要素が、URI 参照によって署名されるリソースと、署名前にリソースに適用される変換を指定します。
    • Transforms署名前にリソースに適用された変換が含まれます。変換は、ドキュメントツリーの定義されたサブセットを選択するXPath式になります。^[3]
    • DigestMethodハッシュを適用する前にハッシュ アルゴリズムを指定します。
    • DigestValue要素属性で定義された変換されたリソースにハッシュ アルゴリズムを適用したBase64 でエンコードされた結果が含まれますReference。
• 要素には、で指定されたアルゴリズムを適用した後の、要素のBase64 でエンコードされた署名結果 ( 要素で指定されたパラメータを使用して生成された署名)SignatureValueが含まれます。SignatureMethodSignedInfoCanonicalizationMethod
• KeyInfo要素により、署名者はオプションで、署名を検証するキーを受信者に提供できます。キーは通常、1 つ以上のX.509デジタル証明書の形式で提供されます。 が存在しない場合は、証明書利用者がコンテキストからキーを識別する必要がありますKeyInfo。
• 要素(オプション) には、エンベロープ署名Objectの場合に署名されたデータが含まれます。

XML 署名を検証するときは、コア検証と呼ばれる手順に従います。

1. 参照検証:各 のReferenceダイジェストは、対応するリソースを取得し、変換を適用してから指定されたダイジェスト メソッドを適用することで検証されます。結果は記録された と比較されDigestValue、一致しない場合は検証が失敗します。
2. 署名の検証:要素SignedInfoは で指定された正規化方法を使用してシリアル化されCanonicalizationMethod、キー データはKeyInfoまたは 他の手段を使用して取得され、署名は で指定された方法を使用して検証されますSignatureMethod。

この手順により、リソースが署名されたとされる当事者によって実際に署名されたかどうかが証明されます。ただし、正規化および変換方法の拡張性のため、検証側は、実際に署名またはダイジェストされた内容が元のデータに実際に存在していた内容と同じであること、つまり、そこで使用されるアルゴリズムが署名されたデータの意味を変更しないことを信頼できることも確認する必要があります。

署名された文書の構造は改ざんされて「署名ラッピング」攻撃につながる可能性があるため、検証プロセスではXML文書の構造もカバーする必要があります。署名された要素と署名要素は、メソッドではなく絶対XPath式を使用して選択する必要がありますgetElementByName。^[4]

XML 署名の作成は、通常のデジタル署名の作成よりも大幅に複雑です。これは、特定の XML ドキュメント (XML 開発者の間では一般的に「Infoset」と呼ばれます) に、複数の有効なシリアル化表現が存在する可能性があるためです。たとえば、XML 要素内の空白は構文上重要ではないため、 は<Elem >構文上 と同一です<Elem>。

デジタル署名はデータの整合性を保証するため、1 バイトの違いで署名が変わる可能性があります。さらに、XML ドキュメントがコンピュータ間で転送されると、行末文字がCR から LF に、さらに CR LF に変更される可能性があります。XML ドキュメントをダイジェストして検証するプログラムは、後で XML ドキュメントを別の方法でレンダリングする場合があります。たとえば、要素定義を使用して属性定義の間に余分なスペースを追加したり、相対 URL (絶対 URL ではなく) を使用したり、名前空間定義を並べ替えたりします。正規の XML は、XML 署名がリモート ドキュメントを参照する場合に特に重要です。リモート ドキュメントは、誤ったリモート サーバーによって時間によって変化する方法でレンダリングされる可能性があります。

これらの問題を回避し、論理的に同一の XML 文書が同一のデジタル署名を与えることを保証するために、XML 文書に署名するときに XML正規化変換 (多くの場合C14nと略される) が使用されます ( に署名するにはSignedInfo、正規化が必須です)。これらのアルゴリズムは、意味的に同一の文書が、まったく同一のシリアル化表現を生成することを保証します。

デフォルトの正規化アルゴリズムが名前空間宣言を処理する方法によって、別の複雑さが生じます。署名された XML ドキュメントを別のドキュメントに埋め込む必要があることがよくあります。この場合、元の正規化アルゴリズムでは、ドキュメントを単独で処理した場合と同じ結果は得られません。このため、周囲の XML とは独立してXML 名前空間宣言をシリアル化する、いわゆる排他的正規化が作成されました。

XML 署名は、バイナリ データではなくXML 情報セットで動作するため、Pretty Good PrivacyやCryptographic Message Syntaxなどの他の形式のデジタル署名よりも柔軟性が高く、データのサブセットで動作できます (これは、バイナリ データのブロックを base64 ASCII でエンコードするなど、非標準的な方法でバイナリ データでも可能です)。また、署名と署名された情報を結合し、変換を実行するさまざまな方法があります。もう 1 つのコア概念は正規化です。これは、空白や行末などの意味のない違いを排除して、「本質」のみに署名するものです。

XMLセキュリティのアーキテクチャ全般に対して批判があり^[5]、特にXML正規化は複雑で、固有の処理要件があり、パフォーマンス特性が悪いため、XMLデータの署名と暗号化のフロントエンドとして適していないという批判もあります^{[6] [7] [8] 。その議論は、XML正規化を実行すると過度の遅延が発生し、トランザクション的でパフォーマンスに敏感な}SOAアプリケーションでは克服できないほど大きいというものです。

これらの問題はXMLセキュリティワーキンググループで取り組まれている。^{[9] [10]}

適切なポリシーと実装がなければ^[4]、 SOAPとWS-SecurityでXML Dsigを使用すると、XML署名のラッピングなどの脆弱性^{[11]が発生する可能性があります。 [12]}

XML 署名のアプリケーションの例:

• オランダの監査人によるXBRL 年次報告書のデジタル署名。王立公認会計士協会 [nl]が承認したPKIoverheid X.509証明書が必要です。電子署名は法的拘束力を持ちます。SBR保証標準^{[13]は、オランダ}標準ビジネス報告プログラムの一部です。

• 正規 XML
• XML暗号化
• XAdES、高度な電子署名で使用するための XML-DSig の拡張機能
• 暗号化メッセージ構文

• XML 署名の構文と処理
• 正規 XML
• 追加の XML セキュリティ URI (Uniform Resource Identifier)
• 排他的 XML 正規化
• XMLBeans および JAXB 用の XMLSignatures Java バインディング。
• 署名を作成する方法のステップバイステップの例。