ECDiffieHellman - mbedTLS 與 C#

Question

我需要在 ARM cortex M3 和 PC 之間使用橢圓曲線 Diffie Hellman。 在 ARM 上，我使用mbed TLS 。 在 PC 端，我想要我們 C# 和ECDiffieHellman(Cng) class。

我可以在 ARM 與 ARM 上進行 ECDH，但是當我嘗試用 PC 替換一側時確實遇到了麻煩。

1. 問題是密鑰交換。 我發現，密鑰由 mbed TLS 導出為<LEN><0x04><X><Y> 。

因此，在 C# 中，我正在使用

私有 static EC

DiffieHellmanPublicKey ToPublicKey(byte[] publicKey)
{
    var keyLength = 32;

    if (publicKey[0] != (2 + 2 * keyLength) - 1)
        throw new ArgumentException("Invalid key length", nameof(publicKey));
    if (publicKey[1] != 0x04)
        throw new ArgumentException("Invalid key format", nameof(publicKey));

    var parameters = new ECParameters()
    {
        Curve = ECCurve.NamedCurves.brainpoolP256r1,
        Q = new ECPoint()
        {
            X = publicKey.Skip(2).Take(keyLength).ToArray(),
            Y = publicKey.Skip(2 + keyLength).Take(keyLength).ToArray()
        }
    };

    using (var tmp = ECDiffieHellman.Create(parameters))
    {
        return tmp.PublicKey;
    }
}

2. 生成我試過的密鑰

var ecdh = new ECDiffieHellmanCng(ECCurve.NamedCurves.brainpoolP256r1);
ecdh.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Tls;
ecdh.Seed = new byte[32];
ecdh.Label = Encoding.ASCII.GetBytes("ECDiffieHellman");

new RNGCryptoServiceProvider().GetBytes(ecdh.Seed);

// ...

var sharedSecret = ecdh.DeriveKeyMaterial(peersPublicKey);

我的問題是生成的共享密鑰與 mbed TLS 生成的共享密鑰長度不同，並且不匹配。

有人已經解決了這個問題嗎？

謝謝！

編輯1：

我忘了提到，我在 ARM 上使用了裸 ECDH。 所以我認為沒有執行任何密鑰派生 function 。 hash (SHA256) 結果是否足以匹配 C# 端（在那里將 SHA256 配置為 KDF 時）？

Answer 1

我解決了這個問題。 簡而言之：只是 hash ECDH 結果。

C/C++ 方面：

1. EC 迪菲赫爾曼

mbedtls_ecdh_init(...);
mbedtls_ecdh_setup(...);
mbedtls_ecdh_make_public(...); //make own public key and send it to peer
mbedtls_ecdh_read_public(...); //reed peers public key
mbedtls_ecdh_calc_secret(...); //note: i pass in my own RND func because of no OS
mbedtls_ecdh_free(...);

2. SHA256

mbedtls_sha256_init(...);
mbedtls_sha256_starts_ret(...);
mbedtls_sha256_update_ret(...);
mbedtls_sha256_finish_ret(...);
mbedtls_sha256_free(...);

C#側：

private void EllipticCurveDiffieHellman()
{
    var ecdh = new ECDiffieHellmanCng(ECCurve.NamedCurves.brainpoolP256r1);

    ecdh.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Hash;
    ecdh.HashAlgorithm = CngAlgorithm.Sha256;

    //get relevant point from own public key
    var ownPublicKey = ecdh.PublicKey.ExportExplicitParameters().Q;

    var peersPublicKey = SendPublicKey(ownPublicKey); //key exchange
    var sharedSecret = ecdh.DeriveKeyMaterial(peersPublicKey);

    Console.WriteLine("Key: " + HexValue.Parse(sharedSecret.ToArray()));
}

DiffieHellmanPublicKey ToPublicKey(byte[] publicKey)
{
    var keyLength = 32;

    if (publicKey[0] != (2 + 2 * keyLength) - 1)
        throw new ArgumentException("Invalid key length", nameof(publicKey));
    if (publicKey[1] != 0x04)
        throw new ArgumentException("Invalid key format", nameof(publicKey));

    var parameters = new ECParameters()
    {
        Curve = ECCurve.NamedCurves.brainpoolP256r1,
        Q = new ECPoint()
        {
            X = publicKey.Skip(2).Take(keyLength).ToArray(),
            Y = publicKey.Skip(2 + keyLength).Take(keyLength).ToArray()
        }
    };

    using (var tmp = ECDiffieHellman.Create(parameters))
    {
        return tmp.PublicKey;
    }
}