不使用BouncyCastle的C＃中的数字签名

Question

在不使用第三方BouncyCastle库的情况下，有没有办法读取自定义私钥并对消息签名？ （使用私钥进行sha256哈希+加密）

Answer 1

从技术上讲，是的。 根据您拥有哪种键，答案会变得更加棘手。

编辑（2019年10月）：. NET Core 3.0以DER编码（相对于PEM编码）形式对所有这些格式均提供内置支持。 我在每种文件格式的子标题后添加.NET Core 3.0+答案。

PKCS＃8 PrivateKeyInfo（PEM“ BEGIN PRIVATE KEY”）

如果您拥有这种类型的文件，并且您使用的是.NET 4.6或更高版本，则可以。 您需要具有DER编码（相对于PEM编码）的数据blob（如果是PEM，请参见下文）。

using (CngKey key = CngKey.Import(blob, CngKeyBlobFormat.Pkcs8PrivateBlob))
using (RSA rsa = new RSACng(key))
{
    return rsa.SignData(data, HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1);
}

RSA需要4.6，ECDSA需要4.6.1，DSA需要4.6.2。

.NET Core 3.0+ PKCS＃8 PrivateKeyInfo

ImportPkcs8PrivateKey方法在AsymmetricAlgorithm上声明，并且所有非对称内置类型（ RSA ， DSA ， ECDsa ， ECDiffieHellman ）都支持该方法。

using (RSA rsa = RSA.Create())
{
    rsa.ImportPkcs8PrivateKey(blob, out _);
    return rsa.SignData(data, HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1);
}

PKCS＃8 EncryptedPrivateKeyInfo（PEM“开始加密的私钥”）

恭喜，您的私钥传输很强大。 可悲的是，如果您想实际处理它，则需要编写最大数量的代码。 您不想处理它。 你真的，真的，想要

• 创建密钥证书
• 将证书和密钥放入PFX文件
• 将PFX加载到X509Certificate2中
• 根据需要使用cert.GetRSAPrivateKey（），cert.GetDSAPrivateKey（）或cert.GetECDsaPrivateKey（）

请参阅如何在pem证书中加密私钥？ ，然后继续进行下一部分的入门。 但是，您要做的工作比谈论的要多得多。 您需要阅读文件，了解加密方案和参数，解密Blob，然后使用CNG读取PKCS＃8，或者只是继续钻探兔子洞并享受文件解析器的乐趣。

.NET Core 3.0+ PKCS＃8 EncryptedPrivateKeyInfo

ImportEncryptedPkcs8PrivateKey方法在AsymmetricAlgorithm上声明，并且所有非对称内置类型（ RSA ， DSA ， ECDsa ， ECDiffieHellman ）都支持该方法。

using (RSA rsa = RSA.Create())
{
    rsa.ImportEncryptedPkcs8PrivateKey(password, blob, out _);
    return rsa.SignData(data, HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1);
}

PKCS＃1 RSAPrivateKey（PEM“ BEGIN RSA PRIVATE KEY”）

不幸的是，“相对简单”和“相对困难”的融合被数学专业的学生称为“留给读者的练习”。

强烈考虑使用EncryptedPrivateKeyInfo的PFX方法。 或者，您可以在自定义代码中执行此操作。 自定义代码？ 好吧，让我们这样做。 此时您需要的参考文本是

1. ITU.T-REC X.680-201508
   • 这定义了ASN.1语言，它告诉您如何读取RSAPrivateKey（等）对象结构定义。
   • 对于RSAPrivateKey，这几乎是可选的，因为它使用的SEQUENCE的细微差别不大，并且INTEGER非常简单。
2. ITU.T-REC X.690-201508
   • 本文档介绍了ASN.1的BER（和CER）和DER编码规则。
   • 这些密钥文件位于DER中。 （除非它们处于PEM中，但是我们会尽快修复）
3. 适用于您的对象类型的RFC。
   • RSAPrivateKey （RFC 3447）
   • EncryptedPrivateKeyInfo （RFC 5208）
   • PrivateKeyInfo （也是RFC 5208）
   • 其他格式在其他RFC中。

好吧，让我们继续。

1. 如果文件是PEM编码的（“ ----- BEGIN RSA PRIVATE KEY -----”或“ ----- BEGIN PRIVATE KEY -----”等），则需要“ un-PEM”它。
   • PEM格式为
     • （换行符或文件开头）
     • 5个连字符，BEGIN，空格，类型标识符，5个连字符，换行符
     • base64编码的有效负载（每72个文本字符后带有换行符）
     • 换行符（除非您以换行符结尾，因为您是72个文本字符的倍数）
     • 5个连字符，END，类型标识符与以前相同，5个连字符
   • 我们想要的部分是有效载荷。 通过Convert.FromBase64String运行它，现在我们有了DER编码的byte[]作为键对象。
2. 使用类型定义和ITU文档，为您的密钥文件格式编写一个解析器。
3. 解析密钥。
4. 将已解析的密钥转换为RSAParameters对象（或DSAParameters或ECParameters，视情况而定）
5. 呼叫RSA.Create（）（等）
6. 通过ImportParameters方法加载密钥。
7. 好去。

对于步骤4，有些事情要小心。 具体来说，ASN.1 / DER INTEGER组件具有RSAParameters不喜欢的两个规则。

• 删除所有前导0x00值。
• 如果前导字节设置了高位（> = 0x80），但该数字应为正，则插入0x00。

.NET希望这些值成为具有以下关系的大端字节数组（与DER编码的字节顺序相同）：

• 只要它不是以0x00开头，指数就等于需要的大小。
• 只要不以0x00开头，模量就等于需要的大小。
• D必须与模数大小相同（根据需要插入0x00）
• P必须是“模数”（（Modulus.Length + 1）/ 2）大小的“半舍入”，必要时插入0x00。
• Q，DP，DQ和InverseQ必须具有与P相同的长度（根据需要插入0x00）。

.NET Core 3.0+ PKCS＃1 RSAPrivateKey

ImportRSAPrivateKey方法在RSA上声明，并且由于它解析数据并调用ImportParameters因此它适用于所有RSA派生类型（假设它们已经支持参数导入）。

using (RSA rsa = RSA.Create())
{
    rsa.ImportRSAPrivateKey(blob, out _);
    return rsa.SignData(data, HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1);
}

其他格式

确定哪种RFC为您的密钥格式定义了ASN.1结构，然后牢记这一点并评估RSAPrivateKey部分。

DSAParameters和ECParameters每个都有自己的空间期望。

进一步阅读

其中一些包括并非总是优雅但经常运行的代码：

• 将私钥/公钥从X509证书导出到PEM
• 如何在C＃中解析（转换为RSAParameters）X.509私钥？
• 如何修复DecodeRSAPrivateKey的错误长度错误？
• 如何使用Rsa从PEM文件解密

Answer 2

Microsoft提供了一个SignedXML类来对文件进行签名。 要了解更多信息，请检出https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.security.cryptography.xml.signedxml(v=vs.110).aspx