如何使用手动设置的 RSA 参数加密和解密字符串？为什么 RSACryptoServiceProvider 抛出？答案

【问题标题】：How to encrypt and decrypt a string with manually set RSA parameters? Why RSACryptoServiceProvider is throwing?如何使用手动设置的 RSA 参数加密和解密字符串？为什么 RSACryptoServiceProvider 抛出？
【发布时间】：2018-08-19 06:10:31
【问题描述】：

我正在尝试手动设置RSAParameters 的属性，但是当我尝试加密、解密甚至实例化RSACryptoServiceProvider 时遇到各种错误。

如果我只设置指数和模数，我可以加密消息；但是当我尝试解密它时，我得到一个Internal.Cryptography.CryptoThrowHelper.WindowsCryptographicException: 'Key does not exist

如果我设置所有属性，我会得到一个System.Security.Cryptography.CryptographicException: 'The specified RSA parameters are not valid; both Exponent and Modulus are required fields.'

我的问题是为什么？我的参数有什么问题？

我显然不在字段中使用随机值；我从另一个项目中复制粘贴了他们的字符串表示形式。

下面是我编写的代码，它的目标是 .Net Core 2.1。我更新了它以包含这个length restrictions

namespace PlayingWithCryptography {
    using System;
    using System.Linq;
    using System.Numerics;
    using System.Security.Cryptography;
    using System.Text;

    public static class Program {
        private static void Main(string[] args) {
            var msg = "lol";
            var encodedMessage = Encoding.ASCII.GetBytes(msg);

            var parameters = new RSAParameters();

            parameters.P = BigInteger.Parse("14299623962416399520070177382898895550795403345466153217470516082934737582776038882967213386204600674145392845853859217990626450972452084065728686565928113").ToByteArray();

            parameters.Q = BigInteger.Parse("7630979195970404721891201847792002125535401292779123937207447574596692788513647179235335529307251350570728407373705564708871762033017096809910315212884101").ToByteArray();

            parameters.D = BigInteger.Parse("46730330223584118622160180015036832148732986808519344675210555262940258739805766860224610646919605860206328024326703361630109888417839241959507572247284807035235569619173792292786907845791904955103601652822519121908367187885509270025388641700821735345222087940578381210879116823013776808975766851829020659073").ToByteArray();

            parameters.Modulus = BigInteger.Parse("109120132967399429278860960508995541528237502902798129123468757937266291492576446330739696001110603907230888610072655818825358503429057592827629436413108566029093628212635953836686562675849720620786279431090218017681061521755056710823876476444260558147179707119674283982419152118103759076030616683978566631413").ToByteArray();

            parameters.Exponent = BigInteger.Parse("65537").ToByteArray();

            parameters.DP = BigInteger.Parse("11141736698610418925078406669215087697114858422461871124661098818361832856659225315773346115219673296375487744032858798960485665997181641221483584094519937").ToByteArray();

            parameters.DQ = BigInteger.Parse("4886309137722172729208909250386672706991365415741885286554321031904881408516947737562153523770981322408725111241551398797744838697461929408240938369297973").ToByteArray();

            parameters.InverseQ = BigInteger.Parse("5610960212328996596431206032772162188356793727360507633581722789998709372832546447914318965787194031968482458122348411654607397146261039733584248408719418").ToByteArray();

            Console.WriteLine($"M[0]={parameters.Modulus[0]}");
            Console.WriteLine($"D.Length={parameters.D.Length}");
            Console.WriteLine($"M.Length={parameters.Modulus.Length}");
            Console.WriteLine($"E={parameters.Exponent[0]}");
            Console.WriteLine($"P.Length={ parameters.P.Length}");
            Console.WriteLine($"Q.Length={ parameters.Q.Length}");
            Console.WriteLine($"DP.Length={ parameters.DP.Length}");
            Console.WriteLine($"DQ.Length={ parameters.DQ.Length}");
            Console.WriteLine($"InverseQ.Length={ parameters.InverseQ.Length}");

            // Adding zeros coz https://stackoverflow.com/questions/42098493/decrypting-with-rsa-encryption-in-vb-net/42117655#42117655
            parameters.D = new byte[] { 0 }.Concat(parameters.D).ToArray();
            parameters.DQ = new byte[] { 0 }.Concat(parameters.DQ).ToArray();
            parameters.InverseQ = new byte[] { 0 }.Concat(parameters.InverseQ).ToArray();
            Console.WriteLine();

            Console.WriteLine($"M[0]={parameters.Modulus[0]}");
            Console.WriteLine($"D.Length={parameters.D.Length}");
            Console.WriteLine($"M.Length={parameters.Modulus.Length}");
            Console.WriteLine($"E[0]={parameters.Exponent[0]}");
            Console.WriteLine($"P.Length={ parameters.P.Length}");
            Console.WriteLine($"Q.Length={ parameters.Q.Length}");
            Console.WriteLine($"DP.Length={ parameters.DP.Length}");
            Console.WriteLine($"DQ.Length={ parameters.DQ.Length}");
            Console.WriteLine($"InverseQ.Length={ parameters.InverseQ.Length}");

            var csp = RSACryptoServiceProvider.Create();

            csp.ImportParameters(parameters);

            var encrypted = csp.Encrypt(
                  data: encodedMessage,
                  padding: RSAEncryptionPadding.OaepSHA256);
            var decrypted = csp.Decrypt(
                  data: encrypted,
                  padding: RSAEncryptionPadding.OaepSHA256);

            var decoded = Encoding.ASCII.GetString(decrypted);
            Console.WriteLine(decoded);
            Console.WriteLine("Done!");
        }

    }
}

已回答对于处于类似情况的任何人，请阅读（并投票）James K Polk 的回答，然后是 answer for this question

【问题讨论】：

D 参数通常称为解密指数。您需要它解密数据。这就是为什么我们说 RSA 是非对称加密的一个例子：不对称是一个密钥用于加密，另一个密钥用于解密。

标签： c# encryption .net-core rsa

【解决方案1】：

RSAParameters 的字段必须是什么样子的详细信息由用户 bartonjs（他也是同名的 stackoverflow 用户）在页面底部的反馈部分给出。这是他的评论的副本：

RSAParameters 值数组的完整规则如下：

模数：RSA 模数的无符号大端表示价值。 Modulus[0] 的值不得为 0x00。
指数：RSA 公共指数值的无符号大端表示。 Exponent[0] 的值不得为 0x00。

其他字段必须要么全部为空（公钥参数），要么全部为非空（私钥参数）。当值为非空时：

D：RSA 私有指数值的无符号大端表示。此数组的长度必须与 Modulus 值的长度相等，必要时在低索引处插入 0x00 值字节。
P：RSA 素数 p 的无符号大端表示。该数组的长度必须等于 Modulus 值长度的一半（必要时向上取整），在低位插入 0x00 值字节必要时索引。
Q：RSA 素数 q 的无符号大端表示。该数组的长度必须等于 Modulus 值长度的一半（必要时向上取整），必要时在低索引处插入 0x00 值字节。 DP：RSA CRT 参数 dp 的无符号大端表示。此数组的长度必须等于 Modulus 值长度的一半（必要时向上取整），必要时在低索引处插入 0x00 值字节。
DQ：RSA CRT 参数 dq 的无符号大端表示。此数组的长度必须等于 Modulus 值长度的一半（必要时向上取整），必要时在低索引处插入 0x00 值字节。
InverseQ：RSA CRT 参数 qInverse 的无符号大端表示。此数组的长度必须等于 Modulus 值长度的一半（必要时向上取整），必要时在低索引处插入 0x00 值字节。

示例：对于 KeySize 值为 2056 且标准公共指数值为 0x010001 的 RSA 密钥，数组长度为：

公钥：

模数：257 字节
指数：3 个字节
D、P、Q、DP、DQ、InverseQ：空价值观。

私钥：

模数：257 字节
指数：3 个字节
D：257 字节
P：129 字节
问：129 字节
DP：129 字节
DQ：129 字节
InverseQ：129 字节

请注意，BigInteger.ToByteArray() 返回小端表示。这必须反转以获得RSAParameters 所需的大端表示。

【讨论】：

天哪，在反馈部分？不确定这是否能解决我的问题（将测试并返回），但感谢您提供链接。我认为这是一个字节顺序问题。
大声笑，我的反应完全正确。

【解决方案2】：

我现在将保留我的其他答案，但我有理由怀疑其中引用的限制。对于问题中的参数，我的另一个答案建议 RSAParameters.P 必须正好是 64 个字节。但是这不可能，因为问题中的 P 需要至少 65 个字节来表示。

相反，我建议您使用RSA.FromXMLString() 方法来导入RSA 公钥和私钥。这似乎基于一个名为XML Signature Syntax and Processing Version 1.1 的外部标准，尤其是this section 以及更多详细信息here。基本思想是将整数编码为最小长度的大端字节数组（没有前导零），然后对其进行 base64 编码。

这里有一些经过简单测试的代码来完成它。请注意，C# 和 .NET 不是我的强项，因此请随时改进。请注意，在我的平台上，OAEPSha1 是唯一受支持的 OAEP 填充。

using System;
using System.Numerics;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

namespace PlayingWithCryptography
{
    public static class ConvertToRSAParameters
    {

        public static string ConvertXML(BigInteger e, BigInteger n)
        {
            var xml = new StringBuilder();
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(n), "Modulus"));
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(e), "Exponent"));
            WrapTags(xml, "RSAKeyValue");
            return xml.ToString();
        }

        public static string ConvertXML(BigInteger e, BigInteger n, BigInteger p, BigInteger q,
                                            BigInteger d, BigInteger dp, BigInteger dq, BigInteger inverseQ)
        {
            var xml = new StringBuilder();
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(n), "Modulus"));
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(e), "Exponent"));
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(p), "P"));
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(q), "Q"));
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(d), "D"));
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(dp), "DP"));
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(dq), "DQ"));
            xml.AppendLine(WrapTags(BigToBase64(inverseQ), "InverseQ"));
            WrapTags(xml, "RSAKeyValue");
            return xml.ToString();

        }

        private static string BigToBase64(BigInteger val)
        {
            var valBytes = val.ToByteArray();
            int len = valBytes.Length;
            while (valBytes[len - 1] == 0)
            {
                --len;
                if (len == 0)
                {
                    break;
                }
            }
            Array.Resize(ref valBytes, len);
            Array.Reverse(valBytes);
            return System.Convert.ToBase64String(valBytes);
        }

        private static string WrapTags(string target, string tag)
        {
            return String.Format("<{0}>{1}</{0}>", tag, target);
        }

        private static StringBuilder WrapTags(StringBuilder target, string tag)
        {
            return target.Insert(0, String.Format("<{0}>", tag)).AppendFormat("</{0}>", tag);
        }

        private static void Main(string[] args)
        {
            var msg = "lol";
            var encodedMessage = Encoding.ASCII.GetBytes(msg);

            Console.WriteLine();

            var publicRsa = RSA.Create();

            publicRsa.FromXmlString(
                ConvertToRSAParameters.ConvertXML(
                    BigInteger.Parse("65537"),
                    BigInteger.Parse("109120132967399429278860960508995541528237502902798129123468757937266291492576446330739696001110603907230888610072655818825358503429057592827629436413108566029093628212635953836686562675849720620786279431090218017681061521755056710823876476444260558147179707119674283982419152118103759076030616683978566631413")
                )
            );

            var privateRsa = RSA.Create();

            privateRsa.FromXmlString(
                ConvertToRSAParameters.ConvertXML(
                    BigInteger.Parse("65537"),
                    BigInteger.Parse("109120132967399429278860960508995541528237502902798129123468757937266291492576446330739696001110603907230888610072655818825358503429057592827629436413108566029093628212635953836686562675849720620786279431090218017681061521755056710823876476444260558147179707119674283982419152118103759076030616683978566631413"),
                    BigInteger.Parse("14299623962416399520070177382898895550795403345466153217470516082934737582776038882967213386204600674145392845853859217990626450972452084065728686565928113"),
                    BigInteger.Parse("7630979195970404721891201847792002125535401292779123937207447574596692788513647179235335529307251350570728407373705564708871762033017096809910315212884101"),
                    BigInteger.Parse("46730330223584118622160180015036832148732986808519344675210555262940258739805766860224610646919605860206328024326703361630109888417839241959507572247284807035235569619173792292786907845791904955103601652822519121908367187885509270025388641700821735345222087940578381210879116823013776808975766851829020659073"),
                    BigInteger.Parse("11141736698610418925078406669215087697114858422461871124661098818361832856659225315773346115219673296375487744032858798960485665997181641221483584094519937"),
                    BigInteger.Parse("4886309137722172729208909250386672706991365415741885286554321031904881408516947737562153523770981322408725111241551398797744838697461929408240938369297973"),
                    BigInteger.Parse("5610960212328996596431206032772162188356793727360507633581722789998709372832546447914318965787194031968482458122348411654607397146261039733584248408719418")
                )
            );

            var encrypted = publicRsa.Encrypt(
                  data: encodedMessage,
                  padding: RSAEncryptionPadding.OaepSHA1);
            var decrypted = privateRsa.Decrypt(
                  data: encrypted,
                  padding: RSAEncryptionPadding.OaepSHA1);

            var decoded = Encoding.ASCII.GetString(decrypted);
           Console.WriteLine(decoded);
            Console.WriteLine("Done!");
        }
    }
}

【讨论】：

很遗憾，这行不通。 github.com/dotnet/core/issues/874 但是用这个来补充你的答案，工作：stackoverflow.com/questions/46415078/… 老实说，我以前从未对 C# 感到如此痛苦。我感觉在 C++ 领域。非常感谢詹姆斯，我希望我能给你 500 分。
呃，真是一场噩梦。我查看了表明支持 .NET Core 2.0 和 2.1 的 Microsoft 文档。如果您忽略 P 的大小必须恰好是模数大小的一半的限制，则其他答案可能有效。我真的不知道。
大小限制不是 .NET，而是 CAPI。唯一输入到 blob 的大小是 KeySize，然后其他所有内容都得到派生的偏移量。
@bartonjs：那么，它可以使用 128 字节模数和 65 字节 P 吗？