PDF 那些事

最近几个月干了不少 PDF 相关的活，趁着这两天不忙，记录一下相关的知识点。

PDF是 Portable Document Format的简称，翻译过来是“可携带文档格式”，由 Adobe于1992年创建。其格式特点是，与操作系统平台无关，在任意平台上都可以保持相同的渲染效果。
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至于这个平台无关嘛……倒不如说是格式简单，各平台都遵循同一标准，再加上标准的公开，自然就做到了平台无关性。

发展史

PDF 从创建之后，一直是 Adobe 公司的专有格式，直到2008年，才成为正式的ISO（ISO 32000）标准。
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虽然 PDF 文件已经成为了标准， 但 Adobe 作为 PDF 的鼻祖，还是弄了些私有的功能，比如 XFA（Adobe PDF 表单），这玩意就不属于 ISO 32000 PDF标准。

国产格式 - OFD

和 PDF 类似的，还有 OFD （Open Fixed-layout Documents）格式，算是“国产PDF”标准，由中国国家标准化管理委员会于2016年正式发布。

和 PDF 格式相比，OFD 格式更简单，更易于实现，而且支持国密，不过目前使用的很少。

字体

常见的 Office 格式里，字体默认都是非内嵌的，非内嵌字体可以避免重复存储相同的字体，只需要渲染设备上安装对应字体就行；但劣势也很明显，如果客户设备上没有对应的字体，就会导致无法渲染，使用替代字体的话，又会影响渲染效果。
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而 PDF 在字体的处理上和 Office 有所不同，PDF 默认使用内嵌字体的方式，而且还是内嵌字体的子集 - 只把文件中使用的字符字体给嵌入到PDF文件中，并不会将整个字体库嵌入。这样一来，即时内嵌了字体，也不会过多的增加文件大小。

字体加密

某些文档为了数据安全，提供 PDF 格式的资料供查阅，但又不想让用户随意复制文字。
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此时 PDF 内嵌字体的好处就体现出来了，基于字体混淆 & 加密技术，让当前 PDF 使用混淆 & 加密后的字体库。这样就算公开提供了 PDF 文件，客户复制后的文字也是混淆后的，也算保障了数据安全。
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不过现在 OCR 这么强大，混淆字体后，仍然可以通过 OCR 的手段去识别，只是需要多花费一些精力而已。

电子签名 & 数字签名

电子签名 - Electronic Signature

美国 《全球和国家商业电子签名法》 （2000年）将“电子签名”定义为“附在合同上或通过电子方式生成，发送，传达，接收或存储的其他记录或与之逻辑关联的电子声音，符号或过程。”

实际上，电子签名只是将手写签名的图片，附在电子文档上，然后配合一些多因素身份验方式（PIN/密码/邮箱）证来完成。

数字签名 - Digital Signature

数字签名和电子签名不同，数字签名需要配合 PKI 认证中心（CA）颁发的数字证书实现，基本玩法是这样：

1. 对内容使用摘要算法（如MD/SHA等）生成摘要
2. 使用非对称加密算法+证书私钥对摘要进行加密
3. 将加密的摘要数据，和签名的证书（公钥部分）附在PDF文件中

从上面的步骤可以看出，PDF 数字签名和 SSL 加密并不一样，PDF 本质上是对文件“签名”，可以保证文件签名者的身份，保证不可篡改，而 SSL 是对报文进行加密。
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下图是非对称加密算法下，加密和数字签名的区别：

总结一下，非对称加密算法的主流应用就两种：公钥加密 -> 私钥解密，私钥加密 -> 公钥验签。
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PDF 数字签名还有个特殊的玩法，可以将数字签名信息和图片进行“绑定”，比如电子发票里的签章（Stamp）图片，这个图片可以作为数字签名的外观（Appearance）。

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如果不使用外观，只进行数字签名当然也是可以的。不过记住一点：有签章图片不一定有数字签名，有数字签名也不一定有签章图片，这俩不是一个东西。
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其实不止是 PDF 文件才可以数字签名，微软家的 Office 套件也是支持数字签名的，但一般没人会对 Office 格式的文件签名，所以市面上能见到的都是对 PDF 数字签名。

签名验证

PDF 签名验证的原理也很简单：

1. 验证PDF 的签名证书是否受信

   1. 使用客户端根证书库（比如Adobe PDF，会使用内置的根证书列表，和操作系统无关），验证签名证书是否受信

2. 通过证书的公钥，对签名后的摘要数据进行验签。

   证书 & 签名算法

   PDF 数字签名所使用的证书类型，和 SSL 是不一样的。普通 SSL 的证书验证域名所有者就可以了，而 PDF 数字签名所使用的证书一般称为机构证书，没有域名的概念，但会严格的验证企业信息，如营业许可证等等。
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目前主流的数字证书非对称加密算法有RSA/DSA/DSS，但应用最广的还是 RSA 算法，不过随着国产化的趋势，金融保险等行业慢慢的迁移到国密算法了。
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不过算法不重要，都是非对称加密，都是数字证书，只是具体签名/验签/加密/解密的算法不同而已。

表单域 - Acro Form

表单域就是指 PDF 表单，英文定义叫 Acro Form。是的你没看错，PDF 也有和 HTML 类似的表单技术，表单里可以配置文本域、单选框、复选框等元素：

编辑好了 PDF 表单之后，就可以通过工具或程序，对PDF进行填充或者填写了。

PDF 库（JAVA）

PDF 技术还是比较封闭的，开源库用起来会非常不爽，如果企业商用的话，尽量还是考虑买商业 SDK，功能丰富，文档完善，花钱买时间。

开源 & 免费

• Itext - 4.x 版本以下免费，5以上的版本开源许可为AGPL，商用需要付费
• Openpdf - 基于 itext 2.x 版本修复，还是Itext
• pdfbox - Apache 下开源的 PDF 库，虽然免费，但功能远不如 Itext，不推荐使用。

还有一些更小众的PDF库，这里就不推荐了。目前使用最多的是 itext，pdfbox 虽然完全开源免费，但功能和文档丰富程度远不及 itext。

商业

• Itext 7 - 有 JAVA 和 C# 两个版本，功能全，文档完善，基本能满足你对PDF的所有要求。
• Aspose.PDF - 提供了多语言的 SDK，功能强大，文档也比较丰富
• Spire.PDF - 提供了多语言的 SDK，功能强大，文档也比较丰富，而且不只是PDF，还支持Office全家桶，在国内也有经销商
• Adobe PDF Library SDK - Adobe 自家的 PDF SDK，功能肯定是最全的，支持多语言
• Datalogics PDF Java Toolkit - Datalogics 是 Adobe PDF Library 的代理商，同时自己也提供了另一个版本的 PDF SDK

PDF 工具

PDF 工具市面上一大堆，下面列出一些主流的功能完善的 GUI 工具（阅读、编辑、转换、签名）：

• Adobe Acrobat- PDF 的鼻祖，最强 PDF 工具，没有之一
• 福昕 - 国产老牌 PDF 软件
• 万兴PDF
• 迅捷办公
• small pdf - 良心的 PDF 在线工具网站，编辑、转换等功能都有，兼容性也很好，而且每天有一定免费配额

参考

• https://www.wikiwand.com/zh/%E5%8F%AF%E7%A7%BB%E6%A4%8D%E6%96%87%E6%A1%A3%E6%A0%BC%E5%BC%8F
• https://www.ssl.com/zh-CN/%E5%B8%B8%E8%A7%81%E9%97%AE%E9%A2%98/%E5%B8%B8%E8%A7%81%E9%97%AE%E9%A2%98%E6%95%B0%E5%AD%97%E7%AD%BE%E5%90%8D%E5%92%8C%E6%96%87%E4%BB%B6%E7%AD%BE%E5%90%8D/
• https://www.wosign.com/FAQ/faq_2019070401.htm
• http://gmssl.org/
• https://itextpdf.com/sites/default/files/2018-12/digitalsignatures20130304.pdf

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