带有 pkcs11interop 的热门使用机制 CKM_ECDH1_DERIVE

Question

我购买了 NitroKey HSM，并想通过 EC 导出秘密。 Previosly question

为此，我想使用CKM_ECDH1_DERIVE 机制。此 HSM 支持哪个，请参阅：

参考PKCS#11 specification 这必须考虑：

1. 机制CKM_ECDH1_DERIVE必须与函数Derive一起使用（第188页）
2. 机制CKM_ECDH1_DERIVE 需要带有以下参数的参数CK_ECDH1_DERIVE_PARAMS（第222 页）：
   1. kdf：用于共享密钥值 (CKD) 的密钥派生函数
   2. sharedData：双方共享的一些数据
   3. publicData：对方EC公钥值
3. 函数DeriveKey 需要这些参数：
   1. 机制 CKM.CKM_ECDH1_DERIVE
   2. ObjectHandle 私钥
   3. 对象属性（第 338 页）
      1. CKA.CKA_CLASS -> CKO.CKO_SECRET_KEY
      2. CKA.CKA_KEY_TYPE -> CKK.CKK_GENERIC_SECRET
      3. 但是“但是，由于这些事实都隐含在机制中，因此无需指定其中任何一个”，所以这些可以为 null？

问题

所以有了这些信息，我尝试实现一个方法。

但我收到此错误：

Net.Pkcs11Interop.Common.Pkcs11Exception：方法 C_DeriveKey 返回 CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE

Session.DeriveKey.

CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE的解释（第64页）：

如果提供的模板中的属性值，以及任何默认属性 由对象创建贡献给对象的值和任何属性值 函数本身，不足以完全指定要创建的对象，则尝试 应该会失败并返回错误代码 CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE。

这里（第 98 页）

CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE：为创建对象指定的模板是 不完整，并且缺少一些必要的属性。有关更多信息，请参见第 10.1 节 信息。

但我使用了必要的属性：

1. CKA.CKA_CLASS -> CKO.CKO_SECRET_KEY
2. CKA.CKA_KEY_TYPE -> CKK.CKK_GENERIC_SECRET

想法？

代码

private const string LibraryPath = @"C:\Windows\System32\opensc-pkcs11.dll";

public static byte[] Derive(string privateEc, string publicEc)
{
    Func<string, Session, CKO, ObjectHandle> getObjectHandle = (label, session, keyType) =>
    {
        var objectAttributes = new List<ObjectAttribute>
        {
            new ObjectAttribute(CKA.CKA_CLASS, keyType),
            new ObjectAttribute(CKA.CKA_LABEL, label),
            new ObjectAttribute(CKA.CKA_TOKEN, true)
        };

        return session.FindAllObjects(objectAttributes).First();
    };

    Func<ObjectHandle, Session, CKA, byte[]> getDataFromObject = (handle, session, type) =>
    {
        var attributes = new List<ulong> {(ulong) type};
        var requiredAttributes = session.GetAttributeValue(handle, attributes);
        return requiredAttributes[0].GetValueAsByteArray();
    };

    using (Pkcs11 pk = new Pkcs11(LibraryPath, false))
    {
        var slot = pk.GetSlotList(false).First();

        using (Session session = slot.OpenSession(false))
        {
            session.Login(CKU.CKU_USER, UserPin);

            var objectPrivate = getObjectHandle(privateEc, session, CKO.CKO_PRIVATE_KEY);
            var objectPublic = getObjectHandle(publicEc, session, CKO.CKO_PUBLIC_KEY);

            var publicKey = getDataFromObject(objectPublic, session, CKA.CKA_VALUE);

            byte[] data = session.GenerateRandom(32);
            var mechanism = new Mechanism(CKM.CKM_ECDH1_DERIVE, new CkEcdh1DeriveParams(1000, data, publicKey));

            var deriveAttributes = new List<ObjectAttribute>
            {
                new ObjectAttribute(CKA.CKA_CLASS, CKO.CKO_SECRET_KEY),
                new ObjectAttribute(CKA.CKA_KEY_TYPE, CKK.CKK_GENERIC_SECRET),
            };

            var derivedKey = session.DeriveKey(mechanism, objectPrivate, deriveAttributes);

            var derivedSecret = getDataFromObject(derivedKey, session, CKA.CKA_VALUE);

            Console.Out.WriteLine(Convert.ToBase64String(derivedSecret));

            return derivedSecret;
        }
    }
}

另见要点（相同代码）https://gist.github.com/dhcgn/4ea235cdb20155ec5ea9dc9bbf3c9887

更新

现在有了更新的 ObjectAttributes 列表（感谢答案）我得到了异常 Net.Pkcs11Interop.Common.Pkcs11Exception : Method C_DeriveKey returned CKR_DATA_LEN_RANGE。

CKR_DATA_LEN_RANGE：加密操作的明文输入数据 长度不好。根据操作的机制，这可能意味着明文数据太短、太长，或者不是某些特定块大小的倍数。 此返回值的优先级高于 CKR_DATA_INVALID。

对于CKA.CKA_VALUE_LEN，我尝试了不同的值但没有成功：

CKA_VALUE_LEN
-------------
24 (192)
40 (320)
48 (384)

我偶然发现了公钥，我不确定我是否以正确的方式提取公钥。因为它的长度是664 Bit。

CKA.CKA_VALUE 的CKO.CKO_PUBLIC_KEY (664 Bit)：

BFEEelKE3TrpE3e3f5nJATxEZrU0UeauhV/dFZXeXz5gqgZjuCtkJaUTainC/Mh357x3FyO7sGoPhzokD34oj5PJs0ItvATIKYtzvwaUkdZlDc0=

使用pkcs15-tool (864 Bit) 提取

pkcs15-tool.exe --read-public-key 20
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MGowFAYHKoZIzj0CAQYJKyQDAwIIAQEJA1IABHpShN066RN3t3+ZyQE8RGa1NFHm
roVf3RWV3l8+YKoGY7grZCWlE2opwvzId+e8dxcju7BqD4c6JA9+KI+TybNCLbwE
yCmLc78GlJHWZQ3N
-----END PUBLIC KEY-----

• 为什么pkcs15-tool 和CKO.CKO_PUBLIC_KEY 的公钥不同？
• CkEcdh1DeriveParams 期望 publicData 采用哪种格式？
• 我是否以正确的方式提取publicData？或者什么是正确的方法？
• CKA.CKA_VALUE_LEN 的值必须等于我的 EC (320 Bit) 的长度吗？

Answer 1

这是对问题的非常好的和完整的描述。

CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE 处理起来总是很痛苦，因为几乎每个库供应商都希望提供不同的属性集，而这个错误并不能揭示缺少哪些确切的属性。

在快速浏览OpenSC source code 之后，我会尝试使用以下模板：

var deriveAttributes = new List<ObjectAttribute>
{
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_TOKEN, false),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_CLASS, CKO.CKO_SECRET_KEY),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_KEY_TYPE, CKK.CKK_GENERIC_SECRET),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_SENSITIVE, false),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_EXTRACTABLE, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_ENCRYPT, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_DECRYPT, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_WRAP, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_UNWRAP, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_VALUE_LEN, ???)
};

但是我不确定CKA_VALUE_LEN 属性的正确值是什么。