如何正确准备使用.net framework 4.7进行ECC加密？

Question

在ECC加密过程中，我（作为发送者）我假设我会做如下：

1. 使用椭圆曲线（标识为说，NIST P-256）以 产生短暂（临时）公共和接收器的公共密钥（即对方）的私钥对
2. 弄个一些如何
3. 使用方案（比如椭圆曲线的Diffie-Hellman，也被称为 ECDH）推演共享秘密使用对方的公钥和 上述步骤1中的临时私钥
4. 使用共享密钥 使用密钥导出函数（KDF）推导出一个对称密钥（比如 NIST单步KDF作为记录在 http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.800-56Ar2.pdf）
5. 最后使用对称密钥使用AES对消息进行加密。

问题1：上述程序有问题吗？

在.NET框架4.7，这是我的第一个尝试吧：

 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：请问上面的代码流似乎正确的（包括我的代码中的注释）？

问题3：使用DeriveKeyMaterial还是使用DeriveKeyFromHash有区别？ （注：当我比较symmetricKey和symmetricKey2，它们是相同的）

Q4：要正确实现NIST单步KDF（这就要求KDF（Z，OtherInput）其中Z是秘密协议，OtherInput由keydatalen和OtherInfo），应该使用具有secretPrepend和secretAppend字节签名但只填充secreteAppend字节的DeriveKeyFromHash方法？

Q5：如果答案是肯定的，以Q4，如果活动促销包括说信息“AlgorithmIDStuff”，“PartyUInfoStuff”，“PartyVInfoStuff”（如果我选择实现级联格式），我应该用下列字节以下值序列（即比特串）中secretAppend参数（使用DeriveKeyFromHash方法Z字节值）：无符号字节

• 256的值（keydatalen）
• LEN（ “AlgorithmIDStuff”），这是16，在无符号值字节
• “Algori无符号ASCII值中的“thmIDStuff”字节=>十进制字节值：65 108 103 111 114 105 116 104 109 73 68 83 116 117 102 102
• “PartyUInfoStuff”中的无符号ASCII值bytes =>十进制字节值：80 97 114 116 121 85 73 110 102 111 83 116 117 102 102
• “PartyVInfoStuff” 在无符号的ASCII值中的字节=>十进制字节值：80 97 114 116 121 86 73 110 102 111 83 116 117 102 102

Answer 1

作为你知道，因为你编号了，这里有很多问题。理想情况下，每个问题有一个问题，但我同意他们是相关的，所以我会尽量一次性回答他们。

问题1：上述程序有问题吗？

你所描述什么是有效的ECIES（椭圆曲线Integrated Encryption Scheme）（http://www.secg.org/sec1-v2.pdf），但是你错过计算MAC密钥。如果您不能使用经过身份验证的加密模式，您可能只想关注ECIES。

如果您正在使用SP-800-56A，您也使用稍微不同的KDF，但这是一个很好的KDF。

Q2：上面的代码流看起来是否正确（包括我在代码中的注释）？

虽然流程很好，但某些特定的代码不正确。

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

“GenericPublicBlob”不是“任何通用公共斑点”，而是从CNG一种斑点。 GetPublicKey()方法返回公钥字节，这是一个算法特定的数据blob。对于ECC密钥，它是编码的公钥点Q.

除非密钥的发送者不喜欢你，否则它将是一个奇数长度的数组，并且以0x04开头。如果是这样的话，您可以通过.NET将公共密钥导入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时候希望你能做到这一点稍有不同是什么曲线：

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

当然，你会那么做你的临时密钥通过类似ECDiffieHellman.Create(otherPublic.ExportParameters().Curve)

Q3：有没有使用任何DeriveKeyMaterial或DeriveKeyFromHash区别吗？ （注意：当我比较了symmetricKey和symmetricKey2，它们是相同的）

DeriveKeyMaterial来自.NET 3.5，并使用一堆属性来控制它的。默认情况下，它使用SHA-256进行哈希派生。

0123.被添加到.NET 4.6.2或其附件中，以更清楚地了解正在执行的操作以及操作中涉及的属性（现在的参数）。

我认为没有人再次使用DeriveKeyMaterial（而是使用新的方法），但这只是我。

Q4：要正确实现NIST单步KDF（这就要求KDF（Z，OtherInput）其中Z是秘密协议，OtherInput由keydatalen和活动促销），应使用DeriveKeyFromHash有secretPrepend和方法secretAppend字节签名但只填充secreteAppend字节？

OtherInfo号进入secretAppend，而是一个大端32位计数器进入secretPrepend（见5.8.1.1，过程，步骤3，4，5.1，5.2）。

Q5：如果答案是肯定的，以Q4，如果活动促销包括说信息“AlgorithmIDStuff”，“PartyUInfoStuff”，“PartyVInfoStuff”（如果我选择实现级联格式），我应该用下列字节以下值序列（即比特串）（使用ž字节值由DeriveKeyFromHash法）在secretAppend论点：

号“AlgorithmIDStuff”不符合AlgorithmID值（5.8.1.2节）的定义;和PartyU/PartyV信息相似。