使用 X509 私钥对 dotnet core v2 (SHA256) 中的数据进行签名

Question

我无法在 dotnet core v2.0 中重现某些加密功能。这是从 .NET 4.5 项目移植的代码

.NET 4.5 代码

public byte[] SignData(byte[] dataToSign, X509Certificate2 certificate)
{
    var rsaCryptoServiceProvider = new RSACryptoServiceProvider();
    var xml = certificate.PrivateKey.ToXmlString(true);
    rsaCryptoServiceProvider.FromXmlString(xml);
    var signedBytes = rsaCryptoServiceProvider.SignData(dataToSign, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"));
    return signedBytes;
}

在 dotnet core 中，ToXmlString() 和 FromXmlString() 方法没有实现，所以我使用了辅助类解决方法。除此之外，dotnet 核心实现工作，但是，给定相同的输入数据和证书，它会产生不同的结果。

dotnet core v2.0代码

public byte[] SignData(byte[] dataToSign, X509Certificate2 certificate)
{
    var rsaCryptoServiceProvider = new RSACryptoServiceProvider();
    var rsa = (RSA)certificate.PrivateKey;
    var xml = RSAHelper.ToXmlString(rsa);
    var parameters = RSAHelper.GetParametersFromXmlString(rsa, xml);
    rsaCryptoServiceProvider.ImportParameters(parameters);
    SHA256 alg = SHA256.Create();
    var signedBytes = rsaCryptoServiceProvider.SignData(dataToSign, alg);
    return signedBytes;
}

编辑

dotnet 核心签名数据未通过 .NET 4.5 代码库中的签名验证检查。从理论上讲，签名方法是什么应该没有区别，所以这应该有效，但没有。

public void VerifySignature(byte[] signedData, byte[] unsignedData, X509Certificate2 certificate)
    using (RSACryptoServiceProvider rsa = (RSACryptoServiceProvider)certificate.PublicKey.Key)
    {
        if (rsa.VerifyData(unsignedData, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"), signedData))
        {
            Console.WriteLine("RSA-SHA256 signature verified");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("RSA-SHA256 signature failed to verify");
        }
    }
}

有谁知道这两种数据签名方法之间是否存在兼容性问题？

编辑 2

为了澄清，这两个代码 sn-ps 都在尝试：

1. 获取 X509 证书的私钥，该私钥是 RSA-FULL 并且无法使用 SHA256 编码进行签名
2. 创建一个 新的私钥，它是 RSA-AES，可以使用 SHA256 编码进行签名
3. 将您的 X509 私钥导入此新私钥中
4. 使用此私钥对所需数据进行签名。

在 .NEt4.5 和 dotnet core v2.0 中尝试相同的事情时会出现复杂情况。

似乎框架、库和操作系统之间存在差异。 This answer 声明 RSACryptoServiceProvider 对象依赖于 .NET 4.5 中软件所在机器的 CryptoAPI，this informative post 向您展示了在不同环境中实现方式的差异/框架。

我仍在研究基于此信息的解决方案，但留下了核心问题，即使用上述 dotnet 核心的签名数据无法通过 .NET 4.5 实现进行验证。

Answer 1

解决方案

为了能够在 .NET 4.5 中验证使用 dotnet core v2.0 中的 X509 RSA 私钥签名的数据

验证码 (.NET 4.5)

public void VerifySignedData(byte[] originalData, byte[] signedData, X509Certificate2 certificate)
{
    using (var rsa = (RSACryptoServiceProvider)certificate.PublicKey.Key)
    {
        if (rsa.VerifyData(originalData, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"), signedData))
        {
            Console.WriteLine("RSA-SHA256 signature verified");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("RSA-SHA256 signature failed to verify");
        }
    }
}

签名代码（dotnet core v2.0）

private byte[] SignData(X509Certificate2 certificate, byte[] dataToSign)
{
    // get xml params from current private key
    var rsa = (RSA)certificate.PrivateKey;
    var xml = RSAHelper.ToXmlString(rsa, true);
    var parameters = RSAHelper.GetParametersFromXmlString(rsa, xml);

    // generate new private key in correct format
    var cspParams = new CspParameters()
    {
        ProviderType = 24,
        ProviderName = "Microsoft Enhanced RSA and AES Cryptographic Provider"
    };
    var rsaCryptoServiceProvider = new RSACryptoServiceProvider(cspParams);
    rsaCryptoServiceProvider.ImportParameters(parameters);

    // sign data
    var signedBytes = rsaCryptoServiceProvider.SignData(dataToSign, HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1);

    return signedBytes;
}

助手类

public static class RSAHelper
{
    public static RSAParameters GetParametersFromXmlString(RSA rsa, string xmlString)
    {
        RSAParameters parameters = new RSAParameters();

        XmlDocument xmlDoc = new XmlDocument();
        xmlDoc.LoadXml(xmlString);

        if (xmlDoc.DocumentElement.Name.Equals("RSAKeyValue"))
        {
            foreach (XmlNode node in xmlDoc.DocumentElement.ChildNodes)
            {
                switch (node.Name)
                {
                    case "Modulus": parameters.Modulus = Convert.FromBase64String(node.InnerText); break;
                    case "Exponent": parameters.Exponent = Convert.FromBase64String(node.InnerText); break;
                    case "P": parameters.P = Convert.FromBase64String(node.InnerText); break;
                    case "Q": parameters.Q = Convert.FromBase64String(node.InnerText); break;
                    case "DP": parameters.DP = Convert.FromBase64String(node.InnerText); break;
                    case "DQ": parameters.DQ = Convert.FromBase64String(node.InnerText); break;
                    case "InverseQ": parameters.InverseQ = Convert.FromBase64String(node.InnerText); break;
                    case "D": parameters.D = Convert.FromBase64String(node.InnerText); break;
                }
            }
        }
        else
        {
            throw new Exception("Invalid XML RSA key.");
        }

        return parameters;
    }

    public static string ToXmlString(RSA rsa, bool includePrivateParameters)
    {
        RSAParameters parameters = rsa.ExportParameters(includePrivateParameters);

        return string.Format("<RSAKeyValue><Modulus>{0}</Modulus><Exponent>{1}</Exponent><P>{2}</P><Q>{3}</Q><DP>{4}</DP><DQ>{5}</DQ><InverseQ>{6}</InverseQ><D>{7}</D></RSAKeyValue>",
            Convert.ToBase64String(parameters.Modulus),
            Convert.ToBase64String(parameters.Exponent),
            Convert.ToBase64String(parameters.P),
            Convert.ToBase64String(parameters.Q),
            Convert.ToBase64String(parameters.DP),
            Convert.ToBase64String(parameters.DQ),
            Convert.ToBase64String(parameters.InverseQ),
            Convert.ToBase64String(parameters.D));
    }
}

Answer 2

如果您必须坚持使用 4.5，那么您的 .NET Framework 代码将尽其所能。 （嗯，你可以去掉XML格式的使用，直接使用ExportParameters）

在 .NET 4.6 中，PrivateKey 属性的软弃用（这只是意味着我告诉 StackOverflow 上的每个人不要使用它）解决了这个问题：

using (RSA rsa = certificate.GetRSAPrivateKey())
{
    return rsa.SignData(dataToSign, HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1);
}

这是您应该为 .NET Core（所有版本）编写的相同代码。重构的部分原因是让人们摆脱 RSACryptoServiceProvider 类型，这在非 Windows 系统上效果不佳。

验证码是

using (RSA rsa = certificate.GetRSAPublicKey())
{
    return rsa.VerifyData(
        dataToSign,
        signature,
        HashAlgorithmName.SHA256,
        RSASignaturePadding.Pkcs1);
}

更少的代码，更强的类型安全性，没有 PROV_RSA_FULL 问题，没有密钥导出/导入...