Question

我想使用公钥加密系统将非常少的数据（确切地说是15个字节）加密到尽可能短（最佳，不超过16个字节）的消息。

标准公钥系统RSA遗憾地产生与其密钥一样大的消息，大约100字节，具体取决于密钥大小。为了使事情变得更加困难，我只能使用.NET框架库，即没有第三方。

我已经在维基百科中阅读了一些关于椭圆曲线加密的内容，而且文本似乎表明其中的密钥大小通常比RSA密钥短得多。

这是否也会转换为短信息？可以使用.NET ECDiffieHellmanCng类对消息进行解密/加密吗？它似乎具有不同的类结构，比如说RSA或对称密码。

Answer 1

您可以使用ECDiffieHellman加密邮件。您有两种选择：静态静态ECDH和静态短暂ECDH：

对于静态静态ECDH，接收方需要知道发送方公钥（这可能是您应用程序中的选项，也可能不是）。您还应该拥有一些对于此消息唯一的数据（它可能是您从协议或数据库行中的其他位置获得的序列号，或者是任何或它可能是nonce）。然后使用ECDH生成密钥并使用它来加密数据。这将为您提供所需的16字节加密数据长度，但它不是完全非对称的：加密器也能够解密消息（再次：这可能是您应用程序中的问题，也可能不是问题）。

静态短暂有点不同：这里加密器生成一个临时（临时）EC密钥对。然后，他将此密钥对与接收方公钥一起使用，以生成可用于加密数据的密钥。最后，他将短暂密钥对的公钥与加密数据一起发送给接收者。这可能更适合您的应用程序，但使用ECDH-256和AES，完整的加密数据现在将是2 * 32 + 16 = 80字节（正如GregS指出的那样，您只需发送公共的x坐标即可节省32个字节 - 键，但我不相信.NET公开了重新计算y坐标的功能。）

这是一个可以进行静态静态ECDH的小类：

public static class StaticStaticDiffieHellman
{
  private static Aes DeriveKeyAndIv(ECDiffieHellmanCng privateKey, ECDiffieHellmanPublicKey publicKey, byte[] nonce)
  {
    privateKey.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Hash;
    privateKey.HashAlgorithm = CngAlgorithm.Sha256;
    privateKey.SecretAppend = nonce;
    byte[] keyAndIv = privateKey.DeriveKeyMaterial(publicKey);
    byte[] key = new byte[16];
    Array.Copy(keyAndIv, 0, key, 0, 16);
    byte[] iv = new byte[16];
    Array.Copy(keyAndIv, 16, iv, 0, 16);

    Aes aes = new AesManaged();
    aes.Key = key;
    aes.IV = iv;
    aes.Mode = CipherMode.CBC;
    aes.Padding = PaddingMode.PKCS7;

    return aes;
  }

  public static byte[] Encrypt(ECDiffieHellmanCng privateKey, ECDiffieHellmanPublicKey publicKey, byte[] nonce, byte[] data){
    Aes aes = DeriveKeyAndIv(privateKey, publicKey, nonce);
    return aes.CreateEncryptor().TransformFinalBlock(data, 0, data.Length);
  }

  public static byte[] Decrypt(ECDiffieHellmanCng privateKey, ECDiffieHellmanPublicKey publicKey, byte[] nonce, byte[] encryptedData){
    Aes aes = DeriveKeyAndIv(privateKey, publicKey, nonce);
    return aes.CreateDecryptor().TransformFinalBlock(encryptedData,0, encryptedData.Length);
  }
}

// Usage:

ECDiffieHellmanCng key1 = new ECDiffieHellmanCng();    
ECDiffieHellmanCng key2 = new ECDiffieHellmanCng();

byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("TestTestTestTes");
byte[] nonce = Encoding.UTF8.GetBytes("whatever");

byte[] encryptedData = StaticStaticDiffieHellman.Encrypt(key1, key2.PublicKey, nonce, data);

Console.WriteLine(encryptedData.Length); // 16

byte[] decryptedData = StaticStaticDiffieHellman.Decrypt(key2, key1.PublicKey, nonce, encryptedData);

Console.WriteLine(Encoding.UTF8.GetString(decryptedData));

Answer 2

ECDiffieHellmanCNG是原始Diffie-Hellman密钥交换协议的衍生物。
它不是用于加密消息，而是计算两端的相同秘密值。

Here是有关ECDiffieHellmanCNG及其目的的一些信息。

.NET中的最小邮件大小公钥加密

2 个答案: