有没有办法使用纯 .NET Framework 生成 DSA 证书，如果没有，为什么？答案

【问题标题】：Is there a way to generate a DSA certificate using pure .NET Framework and if not, why?有没有办法使用纯 .NET Framework 生成 DSA 证书，如果没有，为什么？
【发布时间】：2020-04-13 00:04:23
【问题描述】：

从 .NET 4.7.2 开始，可以使用 .NET CertificateRequest 生成 RSA 和 EC 证书。但是我找不到任何可以让我生成 DSA 证书的东西。以下是我为 RSA 和 EC 做的事情：

private static X509Certificate2 GenerateRsaCertificate()
{
    var hashAlgorithm = HashAlgorithmName.SHA256;
    var rsaKey = RSA.Create(2048);
    var subject = new X500DistinguishedName("CN=mycert");
    var request = new CertificateRequest(subject, rsaKey, hashAlgorithm, RSASignaturePadding.Pkcs1);
    var certificate = request.CreateSelfSigned(DateTime.Now - TimeSpan.FromDays(5), DateTime.Now + TimeSpan.FromDays(365));
    return certificate;
}

private static X509Certificate2 GenerateEcDsaCertificate()
{
    var hashAlgorithm = HashAlgorithmName.SHA256;
    var curve = ECCurve.NamedCurves.nistP256;
    var ecDsaKey = ECDsa.Create(curve);
    var subject = new X500DistinguishedName("CN=mycert");
    var request = new CertificateRequest(subject, ecDsaKey, hashAlgorithm);
    var certificate = request.CreateSelfSigned(DateTime.Now - TimeSpan.FromDays(5), DateTime.Now + TimeSpan.FromDays(365));
    return certificate;
}

以前我使用 Bouncy Castle 生成所有三种类型的证书，但随着迁移到 .NET，我只能在 CertificateRequest 调用中使用 RSA 和 ECDsa。是否有任何理由不包含 DSA？但是，我仍然可以使用DSA.Create(keySize) 生成密钥。 .NET Framework 还包括与 DSA 一起使用的其他类：DSA, DSACng, DSACryptoServiceProvider, DSACertificateExtensions，但我没有看到任何用于生成证书的内容。算法本身有没有问题（也许我根本不应该使用它）？还是我在 API 中遗漏了什么？

【问题讨论】：

标签： c# certificate dsa

【解决方案1】：

算法本身有没有问题（也许我根本不应该使用它）？

非 EC DSA 正在消亡。

我推测真正做到这一点的是原始规范 (FIPS 186-1) 将密钥限制为 1024 位，将算法限制为 SHA-1。 2009 年，该算法在 FIPS 186-3 中得到更新，以支持稍大的密钥和 SHA-2 哈希。 FIPS 186-1（和 FIPS 186-2）DSA 签名只需要数据和私钥（验证只需要数据、签名和公钥），FIPS 186-3 签名还需要哈希算法作为输入...所以 API 并不完全兼容。

Windows CAPI（两个 Windows 加密平台中较旧的一个）忽略了 FIPS 186-3 更新，Apple 的 Security.framework 也是如此。 Windows CNG 和 OpenSSL 都支持“新 DSA”。 Apple 无法处理使用“新 DSA”签名的证书（甚至可能不使用“DSA 经典”，我忘记了），并且 Windows 不支持证书链中的“新 DSA”，仅支持“DSA 经典”。

因此，DSA 证书通常仅限于 FIPS 186-1/186-2 限制，这意味着 SHA-1（现在对任何人都不利）和 1024 位密钥（按照今天的计算太小了）。如果您知道自己正在通过 OpenSSL 进行验证，则可以使用更好的 DSA 密钥。

DSA 在签名验证方面通常也比 RSA 慢得多。

在 80 位安全级别，在我的一个随机 VM 上使用 OpenSSL 的速度工具（输出稍作修改以用于演示目的，按 verify/s 降序排序）：

                                sign    verify    sign/s verify/s
rsa  1024 bits               0.000301s 0.000018s   3326.3  56419.7
dsa  1024 bits               0.000309s 0.000236s   3236.2   4240.5
ecdsa 160 bits (secp160r1)   0.0005s   0.0004s     1984.6   2385.7

112 位安全性

                                sign    verify    sign/s verify/s
rsa  2048 bits               0.002030s 0.000062s    492.6  16062.4
ecdsa 224 bits (nistp224)    0.0001s   0.0002s     9020.6   4252.2
dsa  2048 bits               0.000885s 0.000802s   1129.4   1247.3

128 位安全性

                                      sign    verify    sign/s verify/s
rsa  3072 bits                     0.006935s 0.000135s    144.2   7401.6
ecdsa 256 bits (nistp256)          0.0001s   0.0002s    16901.5   5344.7
ecdsa 256 bits (brainpoolP256t1)   0.0010s   0.0008s      980.1   1262.5
ecdsa 256 bits (brainpoolP256r1)   0.0010s   0.0008s     1012.9   1209.5
dsa  3072 bits (not in test suite)

192 位安全性

                                      sign    verify    sign/s verify/s
rsa  7680 bits                     0.122805s 0.000820s      8.1   1220.2
ecdsa 384 bits (nistp384)          0.0024s   0.0018s      416.1    571.2
ecdsa 384 bits (brainpoolP384t1)   0.0024s   0.0018s      410.0    545.1
ecdsa 384 bits (brainpoolP384r1)   0.0025s   0.0019s      407.4    540.1
dsa  7680 bits (beyond FIPS 186-3 DSA maximum of 3072 bits)

256 位安全性

                                      sign    verify    sign/s verify/s
ecdsa 521 bits (nistp521)          0.0006s   0.0012s     1563.1    841.3
ecdsa 512 bits (brainpoolP512t1)   0.0038s   0.0027s      265.2    369.1
ecdsa 512 bits (brainpoolP512r1)   0.0038s   0.0028s      262.4    360.5
rsa 15360 bits                     0.783846s 0.003190s      1.3    313.5
dsa 15360 bits (beyond FIPS 186-3 DSA maximum of 3072 bits)

我只能在 CertificateRequest 调用中使用 RSA 和 ECDsa。没有包含 DSA 的原因有哪些？

来自original feature proposal的线程：

基于来自 Windows 的新数据（以及它们缺乏对 FIPS 186-3 DSA 证书的支持），我将提取 DSA 类型的构造函数并将 DSA 保留为“高级用户”场景（自定义 X509SignatureGenerator 类等）

所以，它被删除主要是因为 DSA 正在消亡。

还是我在 API 中遗漏了什么？

API 允许提供自定义签名生成器。在 CertificateRequest 的测试中，它用 DSAX509SignatureGenerator 证明了这一点

X509SignatureGenerator dsaGen = new DSAX509SignatureGenerator(dsaCsp);

// Use SHA-1 because that's all DSACryptoServiceProvider understands.
HashAlgorithmName hashAlgorithm = HashAlgorithmName.SHA1;

CertificateRequest request = new CertificateRequest(
    new X500DistinguishedName($"CN={KeyName}-{provType}"),
    dsaGen.PublicKey,
    hashAlgorithm);

DateTimeOffset now = DateTimeOffset.UtcNow;

using (X509Certificate2 cert = request.Create(request.SubjectName, dsaGen, now, now.AddDays(1), new byte[1]))
using (X509Certificate2 certWithPrivateKey = cert.CopyWithPrivateKey(dsaCsp))
using (DSA dsa = certWithPrivateKey.GetDSAPrivateKey())
{
    byte[] signature = dsa.SignData(Array.Empty<byte>(), hashAlgorithm);

    Assert.True(dsaCsp.VerifyData(Array.Empty<byte>(), signature, hashAlgorithm));
}

（来自https://github.com/dotnet/runtime/blob/4f9ae42d861fcb4be2fcd5d3d55d5f227d30e723/src/libraries/System.Security.Cryptography.X509Certificates/tests/CertificateCreation/PrivateKeyAssociationTests.cs#L276-L295的sn-p）

【讨论】：