如何正確準備使用.net framework 4.7進行ECC加密？

Question

在ECC加密過程中，我（作爲發送者）我假設我會做如下：

1. 使用橢圓曲線（標識爲說，NIST P-256）以 產生短暫（臨時）公共和接收器的公共密鑰（即對方）的私鑰對
2. 弄個一些如何
3. 使用方案（比如橢圓曲線的Diffie-Hellman，也被稱爲 ECDH）推演共享祕密使用對方的公鑰和 上述步驟1中的臨時私鑰
4. 使用共享密鑰 使用密鑰導出函數（KDF）推導出一個對稱密鑰（比如 NIST單步KDF作爲記錄在 http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.800-56Ar2.pdf）
5. 最後使用對稱密鑰使用AES對消息進行加密。

問題1：上述程序有問題嗎？

在.NET框架4.7，這是我的第一個嘗試吧：

 var curve = ECCurve.NamedCurves.nistP256; 
     var ecdhSender = ECDiffieHellman.Create(curve); 

     X509Certificate2 otherPartyPublicCert = null; //TODO: Get some how from other party and populate this variable 
     byte[] otherPartyPublicKey = otherPartyPublicCert.GetPublicKey(); 
     ECDiffieHellmanPublicKey otherPartyECDHPublicKey = ECDiffieHellmanCngPublicKey.FromByteArray(otherPartyPublicKey, CngKeyBlobFormat.GenericPublicBlob); 

     //The DeriveKeyMaterial seem to generate secret agreement, generate key and throw away the secrete agreement 
     var symmetricKey = ecdhSender.DeriveKeyMaterial(otherPartyECDHPublicKey); 
     // Or 
     //The DeriveKeyFromHash seem to generate same key as above because SHA256 was probably implicit in above call 
     var symmetricKey2 = ecdhSender.DeriveKeyFromHash(otherPartyECDHPublicKey, HashAlgorithmName.SHA256); 

     //TODO: Perform encryption with above key (either symmetricKey or symmetricKey2, depending on which call we choose) using AES etc. 

Q2：請問上面的代碼流似乎正確的（包括我的代碼中的註釋）？

問題3：使用DeriveKeyMaterial還是使用DeriveKeyFromHash有區別？ （注：當我比較symmetricKey和symmetricKey2，它們是相同的）

Q4：要正確實現NIST單步KDF（這就要求KDF（Z，OtherInput）其中Z是祕密協議，OtherInput由keydatalen和OtherInfo），應該使用具有secretPrepend和secretAppend字節簽名但只填充secreteAppend字節的DeriveKeyFromHash方法？

Q5：如果答案是肯定的，以Q4，如果活動促銷包括說信息「AlgorithmIDStuff」，「PartyUInfoStuff」，「PartyVInfoStuff」（如果我選擇實現級聯格式），我應該用下列字節以下值序列（即比特串）中secretAppend參數（使用DeriveKeyFromHash方法Z字節值）：無符號字節

• 256的值（keydatalen）
• LEN（ 「AlgorithmIDStuff」），這是16，在無符號值字節
• 「Algori無符號ASCII值中的「thmIDStuff」字節=>十進制字節值：65 108 103 111 114 105 116 104 109 73 68 83 116 117 102 102
• 「PartyUInfoStuff」中的無符號ASCII值bytes =>十進制字節值：80 97 114 116 121 85 73 110 102 111 83 116 117 102 102
• 「PartyVInfoStuff」 在無符號的ASCII值中的字節=>十進制字節值：80 97 114 116 121 86 73 110 102 111 83 116 117 102 102

Answer 1

作爲你知道，因爲你編號了，這裏有很多問題。理想情況下，每個問題有一個問題，但我同意他們是相關的，所以我會盡量一次性回答他們。

問題1：上述程序有問題嗎？

你所描述什麼是有效的ECIES（橢圓曲線Integrated Encryption Scheme）（http://www.secg.org/sec1-v2.pdf），但是你錯過計算MAC密鑰。如果您不能使用經過身份驗證的加密模式，您可能只想關注ECIES。

如果您正在使用SP-800-56A，您也使用稍微不同的KDF，但這是一個很好的KDF。

Q2：上面的代碼流看起來是否正確（包括我在代碼中的註釋）？

雖然流程很好，但某些特定的代碼不正確。

byte[] otherPartyPublicKey = otherPartyPublicCert.GetPublicKey(); 
ECDiffieHellmanPublicKey otherPartyECDHPublicKey = 
    ECDiffieHellmanCngPublicKey.FromByteArray(
     otherPartyPublicKey, 
     CngKeyBlobFormat.GenericPublicBlob); 

「GenericPublicBlob」不是「任何通用公共斑點」，而是從CNG一種斑點。 GetPublicKey()方法返回公鑰字節，這是一個算法特定的數據blob。對於ECC密鑰，它是編碼的公鑰點Q.

除非密鑰的發送者不喜歡你，否則它將是一個奇數長度的數組，並且以0x04開頭。如果是這樣的話，您可以通過.NET將公共密鑰導入4.7 API：

private static ECDiffieHellmanPublicKey GetECDHPublicKey(X509Certificate2 cert) 
{ 
    byte[] pubKey = cert.GetPublicKey(); 

    if (pubKey.Length % 2 == 1 && pubKey[0] == 0x04) 
    { 
     byte[] qx = new byte[pubKey.Length/2]; 
     byte[] qy = new byte[qx.Length]; 
     Buffer.BlockCopy(pubKey, 1, qx, 0, qx.Length); 
     Buffer.BlockCopy(pubKey, 1 + qx.Length, qy, 0, qy.Length); 

     ECParameters ecParameters = new ECParameters 
     { 
      Curve = ECCurve.NamedCurves.nistP256, 
      Q = 
        { 
         X = qx, 
         Y = qy, 
        } 
     }; 

     using (var otherEcdh = ECDiffieHellman.Create(ecParameters)) 
     { 
      return otherEcdh.PublicKey; 
     } 
    } 

    throw new NotSupportedException(); 
}    

如果你不提前知道的時候希望你能做到這一點稍有不同是什麼曲線：

using (ECDsa ecdsa = cert.GetECDsaPublicKey()) 
using (ECDiffieHellman ecdh = ECDiffieHellman.Create(ecdsa.ExportParameters(false)) 
{ 
    // This one takes care of the curve. 
    return ecdh.PublicKey; 
} 

當然，你會那麼做你的臨時密鑰通過類似ECDiffieHellman.Create(otherPublic.ExportParameters().Curve)

Q3：有沒有使用任何DeriveKeyMaterial或DeriveKeyFromHash區別嗎？ （注意：當我比較了symmetricKey和symmetricKey2，它們是相同的）

DeriveKeyMaterial來自.NET 3.5，並使用一堆屬性來控制它的。默認情況下，它使用SHA-256進行哈希派生。

0123.被添加到.NET 4.6.2或其附件中，以更清楚地瞭解正在執行的操作以及操作中涉及的屬性（現在的參數）。

我認爲沒有人再次使用DeriveKeyMaterial（而是使用新的方法），但這只是我。

Q4：要正確實現NIST單步KDF（這就要求KDF（Z，OtherInput）其中Z是祕密協議，OtherInput由keydatalen和活動促銷），應使用DeriveKeyFromHash有secretPrepend和方法secretAppend字節簽名但只填充secreteAppend字節？

OtherInfo號進入secretAppend，而是一個大端32位計數器進入secretPrepend（見5.8.1.1，過程，步驟3，4，5.1，5.2）。

Q5：如果答案是肯定的，以Q4，如果活動促銷包括說信息「AlgorithmIDStuff」，「PartyUInfoStuff」，「PartyVInfoStuff」（如果我選擇實現級聯格式），我應該用下列字節以下值序列（即比特串）（使用ž字節值由DeriveKeyFromHash法）在secretAppend論點：

號「AlgorithmIDStuff」不符合AlgorithmID值（5.8.1.2節）的定義;和PartyU/PartyV信息相似。