Question

我正在使用：

Windows 10（版本1709，OS Build 17025.1000）
.net framework 4.7
VS 2017（版本：15.3.5）

这是我做的：

使用OpenSSL获得自签名ECC证书，并在https://gist.github.com/sidshetye/4759690脚本中修改了步骤并进行了修改：

a）在256位素数域上使用NIST / P-256曲线

b）使用SHA-256
将证书从文件（在上一步中生成）加载到X509Certificate2对象
将PFX文件导入Windows信任存储区（用于测试）。这很成功。
检查导入的证书会将公钥字段显示为“ECC（256位）＆＃39;和公共关键参数为＆＃39; ECDSA_P256＆＃39;。
接下来试图找出如何使用此证书进行加密。

我陷入了最后一步，因为使用X509Certificate2对象的所有示例主要仅使用RSA而我使用的是ECC证书。对于RSA证书，X509Certificate2上有 GetRSAPublicKey 扩展方法，RSA类具有加密方法。但是ECC证书没有这种方法。

接下来，我偶然发现了这篇文章（Load a Certificate Using X509Certificate2 with ECC Public Key）并尝试了以下内容（尽管为什么ECC证书公钥被强制转换为RSA类型似乎很奇怪）：

RSACryptoServiceProvider csp = (RSACryptoServiceProvider)cert.PublicKey.Key

我遇到以下异常：不支持证书密钥算法。

接下来，我偶然发现了这篇帖子（Importing ECC-based certificate from the Windows Certificate Store into CngKey），它基本上试图创建CNGKey类型并用它实例化ECDsaCng。但是，即使我可以使用ECDiffieHellmanCng，也没有加密方法。

所以我不确定如何进一步使用ECC X509证书的公钥来加密数据。

Answer 1

背景

非对称算法有三个不同的目的（我知道）

加密
- RSA是唯一的＆＃34;标准＆＃34;可以直接执行此操作的算法。
签名
- RSA
- DSA
- ECDSA
- ElGamal Signature
重要协议
- Diffie-Hellman（DH）
- ECDH
- ElGamal加密（非对称启动阶段）
- MQV
- ECMQV

由于RSA加密是空间有限的，并且对于90年代的计算机来说很难，RSA加密的主要用途是＆＃34; Key Transfer＆＃34;，也就是说＆＃34;加密消息＆＃34;只是DES / 3DES的对称加密密钥（AES尚未发明） - https://tools.ietf.org/html/rfc2313#section-8。

密钥协商（或转移）方案必须始终与协议/方案相结合，以产生加密操作。这些计划包括

TLS（即SSL）
CMS或S / MIME encrypted-data
IES（综合加密方案）
ECIES（椭圆曲线集成加密方案）
ElGamal加密（整体）
PGP加密

所以你可能想要的是ECIES。

ECIES.Net

目前（.NET Framework 4.7.1，.NET Core 2.0），不支持从.NET中的证书中获取ECDiffieHellman对象。

游戏结束了，对吗？好吧，可能不是。除非携带ECDH密钥的证书明确使用id-ecDH算法标识符（相对于更标准的id-ecc密钥），否则它可以作为ECDSA打开。然后，你可以强迫该对象成为ECDH：

using (ECDsa ecdsa = cert.GetECDsaPublicKey())
{
    return ECDiffieHellman.Create(ecdsa.ExportParameters(false));
}

_{（如果密钥是可导出的，可以对私钥进行类似的操作，否则需要复杂的东西，但你不应该需要它）}

让我们继续关注收件人的公共对象：

ECDiffieHellmanPublicKey recipientPublic = GetECDHFromCertificate(cert).PublicKey;
ECCurve curve = recipientPublic.ExportParameters().Curve;

现在我们转向http://www.secg.org/sec1-v2.pdf第5.1节（椭圆曲线集成加密方案）

设置

选择ANSI-X9.63-KDF，SHA-2-256作为哈希函数。
选择HMAC-SHA-256-256。
在CBC模式下选择AES-256。
选择Elliptic Curve Diffie-Hellman Primitive。
您已选择secp256r1。
硬编码。完成。
点压缩令人讨厌，选择不使用它。
我省略了SharedInfo。这可能让我成为一个坏人。
不使用XOR，N / A.

加密

在右侧曲线上制作一个短暂的密钥。

ECDiffieHellman ephem = ECDiffieHellman.Create(curve);

我们决定不。

ECParameters ephemPublicParams = ephem.ExportParameters(false);
int pointLen = ephemPublicParams.Q.X.Length;
byte[] rBar = new byte[pointLen * 2 + 1];
rBar[0] = 0x04;
Buffer.BlockCopy(ephemPublicParams.Q.X, 0, rBar, 1, pointLen);
Buffer.BlockCopy(ephemPublicParams.Q.Y, 0, rBar, 1 + pointLen, pointLen);

不能直接这样做，继续前进。
不能直接这样做，继续前进。
由于我们在这里控制，我们只做3,4,5和6作为一件事。

KDF时间。

// This is why we picked AES 256, HMAC-SHA-2-256(-256) and SHA-2-256,
// the KDF is dead simple.
byte[] ek = ephem.DeriveKeyFromHash(
    recipientPublic,
    HashAlgorithmName.SHA256,
    null,
    new byte[] { 0, 0, 0, 1 });

byte[] mk = ephem.DeriveKeyFromHash(
    recipientPublic,
    HashAlgorithmName.SHA256,
    null,
    new byte[] { 0, 0, 0, 2 });

加密内容。

byte[] em;

// ECIES uses AES with the all zero IV. Since the key is never reused,
// there's not risk in that.
using (Aes aes = Aes.Create())
using (ICryptoTransform encryptor = aes.CreateEncryptor(ek, new byte[16]))
{
    if (!encryptor.CanTransformMultipleBlocks)
    {
        throw new InvalidOperationException();
    }

    em = encryptor.TransformFinalBlock(message, 0, message.Length);
}

MAC it

byte[] d;

using (HMAC hmac = new HMACSHA256(mk))
{
    d = hmac.ComputeHash(em);
}

完成

// Either
return Tuple.Create(rBar, em, d);
// Or
return rBar.Concat(em).Concat(d).ToArray();

解密

留给读者练习。

Answer 2

要从证书中获取ECDiffieHellman私钥，请使用以下方法：

安装NuGet软件包Security.Cryptography（CLR安全性）。（该软件包位于MIT license下。）
使用以下扩展方法获取CngKey实例： CngKey cngKey = certificate.GetCngPrivateKey(); （注意：.NET本身支持的扩展方法certificate.GetECDsaPrivateKey()返回一个ECDsaCng实例；没有扩展方法可以返回ECDiffieHellmanCng。）
cngKey实例可用于创建ECDsaCng或ECDiffieHellmanCng实例： var sa = new ECDsaCng(cngKey); var sa = new ECDiffieHellmanCng(cngKey);

如何使用Windows上.net框架中的ECC X509证书的公钥加密数据？

2 个答案:

背景

ECIES.Net

设置

加密

解密