什么 ECC 证书适用于以下 PKCS7/CMS 代码？

问题描述 投票：0回答：3

我们使用 PKCS#7 / CMS 数据格式标准来加密/解密/签名/验证敏感负载。目前，我们的 PKCS7 / CMS 使用 2048 和 4096 位 RSA 证书（和密钥），这很好（请参阅下面的 RSA 工作代码）。

我们希望添加对 ECC（特别是 secp521 曲线）的支持，但 .NET 4.5 对 ECC 的支持参差不齐，尽管它是 NSA suite B 唯一的 PKI 算法（尽管素数模数为 256 和 384）。

问题

我可以使用哪些与 .NET 4.5 兼容的 EC 证书 + 密钥 以及下面的代码（也许进行了一些编辑）？我正在寻找特定的曲线，实际上是在创建 通过 OpenSSL（或其他常见或免费工具）的证书 + 密钥将构成一个非常具体的 回答并将不胜感激！

工作，简化代码用于 RSA-4096 证书 + 密钥

public byte[] Encrypt(byte[] plainBytes, X509Certificate2 recipientCert)
{
    // create ContentInfo
    ContentInfo plainContent = new ContentInfo(plainBytes);

    // EnvelopedCms represents encrypted data
    //Oid encryptAlgoOid = new Oid("2.16.840.1.101.3.4.1.46"); // AES-256-GCM, .NET doesn't have it :(
    Oid encryptAlgoOid = new Oid("2.16.840.1.101.3.4.1.42"); // AES-256-CBC
    EnvelopedCms encryptedData = new EnvelopedCms(plainContent, new AlgorithmIdentifier(encryptAlgoOid));

    // add a recipient
    CmsRecipient recipient = new CmsRecipient(recipientCert);

    // encrypt data with public key of recipient
    encryptedData.Encrypt(recipient);

    // create PKCS #7 byte array
    byte[] encryptedBytes = encryptedData.Encode();

    // return encrypted data
    return encryptedBytes;
}

使用ECC证书+密钥时出现异常

System.Security.Cryptography.CryptographicException: Unknown error "-1073741637".
   at System.Security.Cryptography.Pkcs.EnvelopedCms.EncryptContent(CmsRecipientCollection recipients)
   at System.Security.Cryptography.Pkcs.EnvelopedCms.Encrypt(CmsRecipientCollection recipients)
   at System.Security.Cryptography.Pkcs.EnvelopedCms.Encrypt(CmsRecipient recipient)

工作，简化代码用于 RSA-4096 证书 + 密钥

public byte[] Sign(byte[] data, X509Certificate2 signingCert)
{
    // create ContentInfo
    ContentInfo content = new ContentInfo(data);

    // SignedCms represents signed data
    SignedCms signedMessage = new SignedCms(content, detached:true)

    // create a signer
    CmsSigner signer = new CmsSigner(signingCert);

    // sign the data
    signedMessage.ComputeSignature(signer);

    // create PKCS #7 byte array
    byte[] signedBytes = signedMessage.Encode();

    // return signed data
    return signedBytes;
}

使用ECC证书+密钥时出现异常

System.Security.Cryptography.CryptographicException: Invalid provider type specified.
   at System.Security.Cryptography.Pkcs.PkcsUtils.CreateSignerEncodeInfo(CmsSigner signer, Boolean silent)
   at System.Security.Cryptography.Pkcs.SignedCms.Sign(CmsSigner signer, Boolean silent)
   at System.Security.Cryptography.Pkcs.SignedCms.ComputeSignature(CmsSigner signer, Boolean silent)
   at System.Security.Cryptography.Pkcs.SignedCms.ComputeSignature(CmsSigner signer)

创建ECC证书

我正在使用 以下批处理文件 生成我的 ECC 证书，其代表性片段是 

openssl ecparam -out test-ecparams.pem -name secp521r1
openssl req -newkey ec:test-ecparams.pem -sha512 -keyout test-key.pem -keyform PEM -out test-csr.pem -outform PEM -subj '/C=US/CN=ECC-cert-test' 
openssl x509 -req -days 365 -in test-csr.pem -signkey test-key.pem -out test-cert.pem -sha512 
openssl pkcs12 -export -aes256 -out test.pfx -in test-cert.pem -inkey test-key.pem -name "ECC-cert-test-friendlyname"

额外详情

如果您不想根据上述链接的批处理文件（重新）创建证书，这里是通过以下方式转储的证书 

openssl asn1parse -in test-cert.pem -i -dump

    0:d=0  hl=4 l= 450 cons: SEQUENCE          
    4:d=1  hl=4 l= 291 cons:  SEQUENCE          
    8:d=2  hl=2 l=   9 prim:   INTEGER           :ECEA16A0348AEAE1
   19:d=2  hl=2 l=  10 cons:   SEQUENCE          
   21:d=3  hl=2 l=   8 prim:    OBJECT            :ecdsa-with-SHA512
   31:d=2  hl=2 l=  37 cons:   SEQUENCE          
   33:d=3  hl=2 l=  11 cons:    SET               
   35:d=4  hl=2 l=   9 cons:     SEQUENCE          
   37:d=5  hl=2 l=   3 prim:      OBJECT            :countryName
   42:d=5  hl=2 l=   2 prim:      PRINTABLESTRING   :US
   46:d=3  hl=2 l=  22 cons:    SET               
   48:d=4  hl=2 l=  20 cons:     SEQUENCE          
   50:d=5  hl=2 l=   3 prim:      OBJECT            :commonName
   55:d=5  hl=2 l=  13 prim:      UTF8STRING        :ECC-cert-test
   70:d=2  hl=2 l=  30 cons:   SEQUENCE          
   72:d=3  hl=2 l=  13 prim:    UTCTIME           :130212015455Z
   87:d=3  hl=2 l=  13 prim:    UTCTIME           :140212015455Z
  102:d=2  hl=2 l=  37 cons:   SEQUENCE          
  104:d=3  hl=2 l=  11 cons:    SET               
  106:d=4  hl=2 l=   9 cons:     SEQUENCE          
  108:d=5  hl=2 l=   3 prim:      OBJECT            :countryName
  113:d=5  hl=2 l=   2 prim:      PRINTABLESTRING   :US
  117:d=3  hl=2 l=  22 cons:    SET               
  119:d=4  hl=2 l=  20 cons:     SEQUENCE          
  121:d=5  hl=2 l=   3 prim:      OBJECT            :commonName
  126:d=5  hl=2 l=  13 prim:      UTF8STRING        :ECC-cert-test
  141:d=2  hl=3 l= 155 cons:   SEQUENCE          
  144:d=3  hl=2 l=  16 cons:    SEQUENCE          
  146:d=4  hl=2 l=   7 prim:     OBJECT            :id-ecPublicKey
  155:d=4  hl=2 l=   5 prim:     OBJECT            :secp521r1
  162:d=3  hl=3 l= 134 prim:    BIT STRING        
      0000 - 00 04 00 3b b5 16 53 81-4a e5 40 3e c3 43 6f 09   ...;..S.J.@>.Co.
      0010 - 19 22 6f f2 45 81 71 41-3f 75 1e 89 74 a0 2a eb   ."o.E.qA?u..t.*.
      0020 - 8b d5 c5 1e 9c 50 6b 2e-2d 3c 69 da 5b 91 55 71   .....Pk.-<i.[.Uq
      0030 - 46 8e ef a7 b2 13 ad e0-9c 26 6d 99 6b d3 42 e1   F........&m.k.B.
      0040 - 3d 7a 21 2c 01 be 7b e8-43 c0 c0 79 ef 1e f4 4d   =z!,..{.C..y...M
      0050 - 7d 7d 52 56 30 17 57 2a-96 05 57 64 7d 8a e1 7a   }}RV0.W*..Wd}..z
      0060 - 3a 40 ff cd d6 03 e0 a2-00 3b 16 a9 26 91 d3 e9   :@.......;..&...
      0070 - d2 d9 db 5e 7f 00 7a ba-61 d3 8b b5 9f c2 8e ba   ...^..z.a.......
      0080 - ef 16 e9 c6 b9 47                                 .....G
  299:d=1  hl=2 l=  10 cons:  SEQUENCE          
  301:d=2  hl=2 l=   8 prim:   OBJECT            :ecdsa-with-SHA512
  311:d=1  hl=3 l= 140 prim:  BIT STRING        
      0000 - 00 30 81 88 02 42 01 53-a8 eb 32 30 84 b6 80 ab   .0...B.S..20....
      0010 - 12 f2 03 2a fb 39 f6 3b-72 54 6e 1b 48 cd 52 0e   ...*.9.;rTn.H.R.
      0020 - a7 64 96 02 52 75 5d bc-5d 85 65 b1 a4 f1 05 1b   .d..Ru].].e.....
      0030 - 7b 9c 5d 7b e2 b3 21 88-f4 f3 d8 04 7f 45 68 ac   {.]{..!......Eh.
      0040 - f3 77 7a fa ff 12 17 fc-02 42 01 8f ab 6d 0a fb   .wz......B...m..
      0050 - dd 70 37 f4 53 03 91 13-97 63 3e 77 37 78 86 e4   .p7.S....c>w7x..
      0060 - e7 4f 1c 06 51 99 2a e0-0b c1 6c ea 44 bd b2 41   .O..Q.*...l.D..A
      0070 - 78 be 67 b6 00 74 fd b2-4d 11 2e a6 58 2e b5 02   x.g..t..M...X...
      0080 - 77 ef 98 b2 ca be 68 b1-d3 27 e2 fb               w.....h..'..

PS：我之前曾提出过一个试图逆向解决问题的问题；通过 BouncyCastle 进行ECC PKCS7/CMS，但这得到了像仙人掌一样多的拥抱。这个问题采用了一种截然不同的方法......

.net encryption cryptography pkcs#7 elliptic-curve
3个回答
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可能值得注意的是，TLS 密码套件与 CMS 关系不大（请注意，CMS 的 RFC 没有提及 TLS），因此，如果您打算使用 CMS，请查看 OpenSSL 的 TLS 密码套件列表支撑可能不是合适的地方。

此外，由于没有 SHA-128，使用 

ecdsa-with-SHA128
似乎是一项壮举。 
ecdsa-with-SHA256
实际上可能是一个更好的起点。

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投票

首先，PKCS#7 和加密消息语法 (CMS) 在签名算法 OID 方面的工作方式不同。

在 X.509 证书中，证书的签名附带一个 OID，该 OID 是（非对称）加密方案和消息摘要算法的组合。 例子有：

  • sha256WithRsaEncryption（RSA用于md加密，SHA2-256用于散列）；
  • ecdsaWithSha256（ECDSA 用于 MD 加密，SHA2-256 用于散列）；
  • （...）。

这在 PKCS#7（又名 CMS）中的工作方式有所不同：md 加密算法 OID 与纯哈希方案分离，即，authentiatedAttribute 是 PKCS#7 签名的一部分，它说明了哈希算法。

除此之外，还指定了消息摘要加密算法，可以是以下之一：

  • rsa加密（PKCS#1 v1.5）；
  • rsaPss（PKCS#1 PSS 签名）；
  • ecPublicKey+namedCurve OID（用于ECDSA）；
  • id-EdDSAPublicKey + id-Curve25519 或 id-Curve448（用于 EdDSA）。
长话短说：您的 X.509 签名证书附带 EC 密钥对（曲线，例如 secp256r1、secp384r1、secp521r1，...） - 公共 EC 密钥是您的 X.509 证书的一部分（名为Curve OID方案）。

您选择哈希方案（例如 SHA2-256、SHA2-384、SHA2-512）。您在 PKCS#7 中指定 md 加密算法，如上所述，您使用所选的消息摘要算法对内容进行哈希处理，并将其放入 PKCS#7 身份验证属性中。

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您的组合：ecdsa-with-SHA512 不是最好的主意:-) 请尝试 ecdsa-with-SHA128。如果有效，您可以增加到 ecdsa-with-SHA256。

您是否已查看关于

Elliptic Curve Diffie-Hellman 的 MSDN 博客？

您应该考虑不使用 .NET 默认加密库；最好尝试使用

OpenSSL 和 .NET / OpenSSL Wrapper。

详细信息：OpenSSL 提供了密码列表： 打开 SSL ECC TLS 1.2 密码： - TLS_ECDH_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256 ECDH-ECDSA-AES128-SHA256 - TLS_ECDH_ECDSA_WITH_AES_256_CBC_SHA384 ECDH-ECDSA-AES256-SHA384 - TLS_ECDH_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 ECDH-ECDSA-AES128-GCM-SHA256 - TLS_ECDH_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 ECDH-ECDSA-AES256-GCM-SHA384

如果您选择 TLS 1.1，列表会发生变化！

.NET 4.5 密码： 有点隐藏，并且该列表并不独立于您的操作系统库： 查看椭圆曲线数字签名算法 (ECDSA) 类的类和属性：

MSDN ECDSA

所以现在只需选择一个工作组合即可。

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