将公钥从其他地方导入到 CngKey？

Question

我正在寻找一种跨平台的方式来共享ECDSA签名的公钥。从性能角度来看，我对CngKey和标准的.NET加密库有很大的了解，但后来我无法理解MS如何将33（或65）字节的公钥（使用secp256r1/P256）转换为104字节。因此，我无法支持跨平台签名和验证。。

我现在正在使用BouncyCastle，但神圣的handgranade是它慢！

所以，寻找对以下要求的建议:

• 跨平台/语言（服务器是.NET，但这是通过JSON/Web.API接口提供的）
  • JavaScript、Ruby、Python、C等

  客户端必须能够对消息进行签名，服务器必须能够使用注册服务时交换的公钥来验证签名。

  不管怎样，想法会很棒的...谢谢

Answer 1

我想我应该感谢以上两个帖子，因为它们极大地帮助了我。我必须使用RSACng对象来验证使用RSA公钥的签名。我以前使用的是RSACryptoServiceProvider，但它不符合FIPS标准，所以我在切换到RSACng时遇到了一些问题。它还要求。净4.6。下面是我如何用上面的海报作为例子让它工作的:

                    // This structure is as the header for the CngKey
                    // all should be byte arrays in Big-Endian order
                    //typedef struct _BCRYPT_RSAKEY_BLOB {
                    //  ULONG Magic; 
                    //  ULONG BitLength; 
                    //  ULONG cbPublicExp;
                    //  ULONG cbModulus;
                    //  ULONG cbPrime1;  private key only
                    //  ULONG cbPrime2;  private key only
                    //} BCRYPT_RSAKEY_BLOB;

                    // This is the actual Key Data that is attached to the header
                    //BCRYPT_RSAKEY_BLOB
                    //  PublicExponent[cbPublicExp] 
                    //  Modulus[cbModulus]

                    //first get the public key from the cert (modulus and exponent)
                    // not shown
                    byte[] publicExponent = <your public key exponent>; //Typically equal to from what I've found: {0x01, 0x00, 0x01}
                    byte[] btMod = <your public key modulus>;  //for 128 bytes for 1024 bit key, and 256 bytes for 2048 keys

                    //BCRYPT_RSAPUBLIC_MAGIC = 0x31415352,
                    // flip to big-endian
                    byte[] Magic = new byte[] { 0x52, 0x53, 0x41, 0x31}; 

                    // for BitLendth: convert the length of the key's Modulus as a byte array into bits,
                    // so the size of the key, in bits should be btMod.Length * 8. Convert to a DWord, then flip for Big-Endian 
                    // example 128 bytes = 1024 bits = 0x00000400 = {0x00, 0x00, 0x04, 0x00} = flipped {0x00, 0x04, 0x00, 0x00}
                    // example 256 bytes = 2048 bits = 0x00000800 = {0x00, 0x00, 0x08, 0x00} = flipped {0x00, 0x08, 0x00, 0x00}
                    string sHex = (btMod.Length * 8).ToString("X8");
                    byte[] BitLength = Util.ConvertHexStringToByteArray(sHex);
                    Array.Reverse(BitLength); //flip to Big-Endian

                    // same thing for exponent length (in bytes)
                    sHex = (publicExponent.Length).ToString("X8");
                    byte[] cbPublicExp = Util.ConvertHexStringToByteArray(sHex);
                    Array.Reverse(cbPublicExp);

                    // same thing for modulus length (in bytes)
                    sHex = (btMod.Length).ToString("X8");
                    byte[] cbModulus = Util.ConvertHexStringToByteArray(sHex);
                    Array.Reverse(cbModulus);                      

                    // add the 0 bytes for cbPrime1 and cbPrime2 (always zeros for public keys, these are used for private keys, but need to be zero here)
                    // just make one array with both 4 byte primes as zeros
                    byte[] cbPrimes = new byte[] { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

                    //combine all the parts together into the one big byte array in the order the structure
                    var keyImport = Magic.Concat(BitLength).Concat(cbPublicExp).Concat(cbModulus).Concat(cbPrimes).Concat(publicExponent).Concat(btMod).ToArray();

                    var cngKey = CngKey.Import(keyImport, CngKeyBlobFormat.GenericPublicBlob);

                    // pass the key to the class constructor
                    RSACng rsa = new RSACng(cngKey);

                    //verify: our randomly generated M (message) used to create the signature (not shown), the signature, enum for SHA256, padding
                    verified = rsa.VerifyData(M, signature, HashAlgorithmName.SHA256,RSASignaturePadding.Pkcs1);

注意：模数（0x00）的符号字节可以包含在模数中，也可以不包含在模数中，因此如果包含它，长度将更大。CNGkey似乎可以以任何方式处理它。

Answer 2

多亏了你，我能够从证书中导入一个ECDSA_P256的公钥，代码如下：

    private static CngKey ImportCngKeyFromCertificate(X509Certificate2 cert)
    {
        var keyType = new byte[] {0x45, 0x43, 0x53, 0x31};
        var keyLength = new byte[] {0x20, 0x00, 0x00, 0x00};

        var key = cert.PublicKey.EncodedKeyValue.RawData.Skip(1);

        var keyImport = keyType.Concat(keyLength).Concat(key).ToArray();

        var cngKey = CngKey.Import(keyImport, CngKeyBlobFormat.EccPublicBlob);
        return cngKey;
    }

65 字节密钥（仅限公钥）以0x04开头，需要将其删除。然后添加您描述的标题。

然后我能够验证这样的签名：

var crypto = ECDsaCng(cngKey);
var verify = crypto.VerifyHash(hash, sig);

Answer 3

所以我已经弄清楚了在ECCPublicKeyBlob和ECCPrivate ateKeyBlob中导出的CngKey的格式。这应该允许其他人在其他密钥格式和CngKey之间进行交互以进行椭圆曲线签名等。

ECCPrivateKeyBlob的格式（对于P256）如下所示：

• [密钥类型（4 字节）][密钥长度（4 字节）][公钥（64 字节）][私钥（32 字节）]
• 十六进制中的密钥类型为 45-43-53-32
• 十六进制中的密钥长度为 20-00-00-00
• 公钥是未压缩的格式减去前导字节（始终为 04，表示其他库中的未压缩键）

ECCPublicKeyBlob的格式（对于P256）如下

• [密钥类型（4字节）][密钥长度（4字节）][公钥（64字节）]
• HEX中的关键类型是45-43-53-31
• HEX中的密钥长度为20-00-00-00
• PUBLIC KEY是未压缩格式减去前导字节（始终为04表示其他库中的未压缩密钥）

因此，给定一个来自另一种语言的十六进制未压缩公钥，您可以修剪第一个字节，将这8个字节添加到前面，然后使用

CngKey.Import(key,CngKeyBlobFormat.EccPrivateBlob);

注意：密钥blob格式由Microsoft记录。

密钥类型和密钥长度在BCRYPT_ECCKEY_BLOB结构中定义为:

{ ulong Magic; ulong cbKey; }

ECC 公钥内存格式：

BCRYPT_ECCKEY_BLOB
BYTE X[cbKey] // Big-endian.
BYTE Y[cbKey] // Big-endian.

ECC私钥存储器格式：

BCRYPT_ECCKEY_BLOB
BYTE X[cbKey] // Big-endian.
BYTE Y[cbKey] // Big-endian.
BYTE d[cbKey] // Big-endian.

NET中的魔法值位于微软官方的GitHub dotnet/corefx BCrypt/Interop.blob中。

internal enum KeyBlobMagicNumber : int
{
    BCRYPT_ECDH_PUBLIC_P256_MAGIC = 0x314B4345,
    BCRYPT_ECDH_PRIVATE_P256_MAGIC = 0x324B4345,
    BCRYPT_ECDH_PUBLIC_P384_MAGIC = 0x334B4345,
    BCRYPT_ECDH_PRIVATE_P384_MAGIC = 0x344B4345,
    BCRYPT_ECDH_PUBLIC_P521_MAGIC = 0x354B4345,
    BCRYPT_ECDH_PRIVATE_P521_MAGIC = 0x364B4345,
    BCRYPT_ECDSA_PUBLIC_P256_MAGIC = 0x31534345,
    BCRYPT_ECDSA_PRIVATE_P256_MAGIC = 0x32534345,
    BCRYPT_ECDSA_PUBLIC_P384_MAGIC = 0x33534345,
    BCRYPT_ECDSA_PRIVATE_P384_MAGIC = 0x34534345
    BCRYPT_ECDSA_PUBLIC_P521_MAGIC = 0x35534345,
    BCRYPT_ECDSA_PRIVATE_P521_MAGIC = 0x36534345,
    ...
    ...
}