如何（正确）使用 RSA 和 SHA256 和 .NET 验证文件？

Question

我关注this great tutorial 使用 .NET 对数据进行数字签名/验证。我修改了该示例代码以使用 SHA256 并点击“指定的算法无效”异常，这导致我在 .NET 4.0 中使用 SHA256 对数据进行签名this SO question。

该帖子中的One of the answers 帮助我弄清楚了如何通过显式加载支持 SHA256 的加密提供程序而不依赖可导出的私钥来正确生成数字签名（请参阅以下方法底部的代码，其中 RSACryptoServiceProvider 已构建）：

static string mKeyContainerName;

static byte[] SignText(string text, string publicCertPath)
{
    // Access Personal (MY) certificate store of current user
    X509Store store = new X509Store(StoreName.My, StoreLocation.CurrentUser);
    store.Open(OpenFlags.ReadOnly);

    // Load the certificate we'll use to verify the signature from a file.
    X509Certificate2 publicCert = new X509Certificate2(publicCertPath);
    publicCert.Verify();
    string publicHash = publicCert.GetCertHashString();

    // Find the certificate we'll use to sign
    X509Certificate2 privateCert = null;
    foreach(X509Certificate2 cert in store.Certificates)
    {
            if(cert.GetCertHashString() == publicHash)
            {
                    // We found it. Get its associated private key
                    privateCert = cert;
                    break;
            }
    }
    store.Close();

    if(privateCert == null)
    {
            throw new Exception("No valid private cert was found");
    }

    // Hash the string
    UnicodeEncoding encoding = new UnicodeEncoding();
    byte[] data = encoding.GetBytes(text);
    SHA256Managed sha256 = new SHA256Managed();
    byte[] hash = sha256.ComputeHash(data);

    // The basic crypto provider only supports SHA-1.
    // Force Enhanced RSA and AES Cryptographic Provider which supports SHA-256.
    RSACryptoServiceProvider csp = (RSACryptoServiceProvider)privateCert.PrivateKey;
    var enhCsp = new RSACryptoServiceProvider().CspKeyContainerInfo;
    mKeyContainerName = csp.CspKeyContainerInfo.KeyContainerName;
    var cspparams = new CspParameters
    (
            enhCsp.ProviderType, enhCsp.ProviderName, mKeyContainerName
    );
    csp = new RSACryptoServiceProvider(cspparams);

    // Sign the hash
    return csp.SignHash(hash, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"));
}

值得注意的是，我使用的是来自 makecert.exe 的自签名证书。根据同一篇文章中的another answer，如果我在 makercert.exe 中包含正确的 -sp 或 -sy 标志，这些问题就不会发生。然而，即使在指定了这些标志中的任何一个之后（当前使用 -sy 24），我仍然必须执行解决方法。

此实现与该帖子中的accepted answer 略有不同（同样，因为我们的私钥不可导出）。但该答案确实表明无需显式加载支持 SHA256 的加密提供程序即可完成验证。因此，在返回上述方法之前，我应该能够做到这一点：

RSACryptoServiceProvider csp = (RSACryptoServiceProvider)privateCert.PrivateKey;
var enhCsp = new RSACryptoServiceProvider().CspKeyContainerInfo;
mKeyContainerName = csp.CspKeyContainerInfo.KeyContainerName;
var cspparams = new CspParameters
(
    enhCsp.ProviderType, enhCsp.ProviderName, mKeyContainerName
);
csp = new RSACryptoServiceProvider(cspparams);

// Sign the hash
byte[] signature = csp.SignHash(hash, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"));

// Test to verify the signed hash with public cert
csp = (RSACryptoServiceProvider)publicCert.PublicKey.Key;
if (!csp.VerifyHash(hash, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"), signature))
    throw new CryptographicException();

return signature;

但是，这不会验证（顺便说一句，我已经尝试过 SignData/VerifyData 和 SignHash/VerifyHash）。我可以验证它的唯一方法是我是否再次显式加载支持 SHA256 的加密提供程序。不幸的是，从公共证书构造的 CspKeyContainerInfo 的 KeyContainerName 成员始终为空。因此，我可以获得数据进行验证的唯一方法是我是否缓存（或硬编码）私钥的 KeyContainerName。因此上述方法中的 mKeyContainerName 字段和下面的 sn-p 的原因：

// Test to verify the signed hash with public cert
csp = (RSACryptoServiceProvider)publicCert.PublicKey.Key;
enhCsp = new RSACryptoServiceProvider().CspKeyContainerInfo;
cspparams = new CspParameters
(
    enhCsp.ProviderType, enhCsp.ProviderName, mKeyContainerName
);
csp = new RSACryptoServiceProvider(cspparams);
if (!csp.VerifyHash(hash, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"), signature))
    throw new CryptographicException();

这确实可以验证，但我不喜欢对私钥的 KeyContainerName 进行硬编码。在进行验证的机器上，私钥将不可用。

有谁知道更好的方法来实现这一点？谢谢！

Answer 1

我偶然发现了自己的答案。原来使用用 makecert.exe 创建的自签名证书是这里的罪魁祸首。如果我使用通过 OpenSSL 创建的证书或商业证书，我不再需要显式加载支持 SHA256 的加密提供程序。因此，我不必在用于实例化 RSACryptoServiceProvider 的 CspParameters 对象中硬编码容器名称。此签名代码现在可以按预期工作：

RSACryptoServiceProvider csp = (RSACryptoServiceProvider)privateCert.PrivateKey;
// Sign the hash
byte[] signature = csp.SignHash(hash, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"));

验证端也是如此：

// Test to verify the signed hash with public cert
csp = (RSACryptoServiceProvider)publicCert.PublicKey.Key;

我从来没有发现 makecert.exe 生成的证书有什么不同，但这对我来说并不重要，因为我们现在使用的是商业证书。