ECDSA_sign 함수 정리

개요

ECDSA_sign은 OpenSSL 라이브러리에서 제공하는 저수준 ECDSA 서명 함수로, 주어진 해시 값을 타원곡선 개인 키로 서명하여 DER 인코딩된 결과를 생성한다[1].

주요 함수 및 기능

OpenSSL 3.0 기준으로는 deprecated(사용 권장하지 않음)되었으나, 아직 많은 코드에서 사용된다[1].

함수명	설명	반환값	참고
ECDSA_size(eckey)	eckey로 생성 가능한 최대 DER 서명 크기(바이트)	정수 또는 0(오류 시)	[1]
ECDSA_sign(type, dgst, dgstlen, sig, siglen, eckey)	해시 dgst(dgstlen 바이트)를 eckey 개인 키로 서명 후 DER로 인코딩하여 sig에 저장	1(성공)/0(오류)	[1]
ECDSA_do_sign(dgst, dgstlen, eckey)	dgst 해시에 대해 서명 후 ECDSA_SIG 구조체 반환	ECDSA_SIG*/NULL	[1]
ECDSA_verify(type, dgst, dgstlen, sig, siglen, eckey)	sig의 DER 서명이 dgst 해시에 대해 eckey 공개 키로 유효한지 검증	1(유효)/0(무효)/-1(오류)	[1]
ECDSA_do_verify(dgst, dgstlen, sig, eckey)	ECDSA_SIG 구조체 형태의 서명을 검증	1/0/-1	[1]
ECDSA_sign_setup(eckey, ctx, kinv, rp)	서명 연산의 일부를 사전 계산하여 kinv, rp 반환	1/0	[1]
ECDSA_sign_ex(type, dgst, dgstlen, sig, siglen, kinv, rp, eckey)	kinv, rp를 사용해 서명 연산 수행	1/0	[1]
ECDSA_do_sign_ex(dgst, dgstlen, kinv, rp, eckey)	sign_ex와 유사, ECDSA_SIG* 반환	ECDSA_SIG*/NULL	[1]

파라미터 설명

• type: 현재 무시되는 값, 항상 0 지정[1].
• dgst, dgstlen: SHA-256 등으로 해시된 메시지 바이트 배열과 길이[1].
• sig, siglen: DER 서명을 저장할 버퍼 및 실제 서명 길이 저장 변수[1].
• eckey: EC_KEY 형식의 개인·공개 키 객체[1].
• kinv, rp: ECDSA_sign_setup로 사전 계산된 난수 역수 및 점 r 값(고급 사용 시)[1].

내부 동작 흐름

1. dgst 해시 값을 입력받음[1].
2. 랜덤 k 생성(또는 kinv, rp 사용)[1].
3. 타원곡선 점 곱셈 R = k·G 수행 후 x좌표 r = R.x mod n 계산[2].
4. $$ s = k^{-1}\,(h + d\cdot r)\bmod n $$ 방정식으로 s 계산[2].
5. $$(r,s)$$를 ASN.1 DER 형식으로 인코딩해 sig에 저장[1].

사용 예시

#include <openssl/ecdsa.h>
#include <openssl/obj_mac.h>

EC_KEY *eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_X9_62_prime256v1);  
EC_KEY_generate_key(eckey);  

unsigned char digest[32] = { /* SHA-256 해시 */ };  
unsigned char *sig = NULL;  
unsigned int siglen;  

int buf_len = ECDSA_size(eckey);  
sig = OPENSSL_malloc(buf_len);  
if (ECDSA_sign(0, digest, 32, sig, &siglen, eckey) != 1) {  
    /* 오류 처리 */  
}  

// 검증  
if (ECDSA_verify(0, digest, 32, sig, siglen, eckey) != 1) {  
    /* 검증 실패 */  
}  

위 예시는 ECDSA_size, ECDSA_sign, ECDSA_verify 함수 사용 흐름을 보여준다[1].

주의 사항

• Deprecated: OpenSSL 3.0 이후에는 EVP_PKEY_sign/verify 등의 상위 API 사용 권장[1].
• k값 보안: 난수 k가 노출되면 개인 키가 유출될 수 있으므로, 매 서명마다 안전하게 생성해야 함[3].
• 메모리 관리: OPENSSL_malloc으로 할당한 버퍼는 사용 후 반드시 해제해야 함.

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이상으로 ecdsa_sign 및 관련 함수의 정의, 동작 원리, 사용법, 주의점을 모두 정리하였다.

출처
[1] Elliptic Curve Digital Signature Algorithm – Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic_Curve_Digital_Signature_Algorithm
[2] ECDSA: Elliptic Curve Signatures https://cryptobook.nakov.com/digital-signatures/ecdsa-sign-verify-messages
[3] ECDSA 서명 – Crypto 스터디 http://cryptostudy.xyz/crypto/article/4-ECDSA-%EC%84%9C%EB%AA%85
[4] What Is Elliptic Curve Digital Signature Algorithm? – ECDSA – Cyfrin https://www.cyfrin.io/blog/elliptic-curve-digital-signature-algorithm-and-signatures
[5] Understanding How ECDSA Protects Your Data. – Instructables https://www.instructables.com/Understanding-how-ECDSA-protects-your-data/
[6] ECDSA_sign(3ssl) – Arch Linux manual pages https://man.archlinux.org/man/ECDSA_sign.3.en
[7] ECDSA | Elliptic Curve Digital Signature Algorithm https://learnmeabitcoin.com/technical/cryptography/elliptic-curve/ecdsa/
[8] OpenSSL ECDSA signature validity – Stack Overflow https://stackoverflow.com/questions/36452829/openssl-ecdsa-signature-validity
[9] ECDSA_SIG_new(3ssl) – Arch Linux manual pages https://man.archlinux.org/man/core/openssl/ECDSA_SIG_new.3ssl.en
[10] ECDSA 사용시 Signature 값이 매번 다른 이유 : 네이버 블로그 https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=aepkoreanet&logNo=222621861479