C# 的RSA加密解密簽名，就為了支援 PEM PKCS#8 格式金鑰對的匯入匯出

xiangyuecn發表於2018-11-07

差點造了一整個輪子

.Net Framework 4.5 裡面的RSA功能，並未提供簡單對PEM金鑰格式的支援（.Net Core有咩？），差點（還遠著）造了一整個輪子，就為了支援PEM PKCS#8、PKCS#1格式金鑰對的匯入匯出。

本文內容來自README，主要介紹了PEM PKCS#8、PKCS#1公鑰和私鑰格式，並以此為基礎寫的C#函式方法。

前言、自述、還有啥

在寫一個小轉換工具時加入了RSA加密解密支援（見圖RSA工具），祕鑰輸入框支援填寫XML和PEM格式，操作型別裡面支援XML->PEM、PEM->XML的轉換。

實現相應功能發現原有RSA操作類不能良好工作，PEM->XML沒問題，只要能通過PEM建立RSA，就能用RSACryptoServiceProvider自帶方法匯出XML。但XML->PEM沒有找到相應的簡單實現方法，大部分部落格寫的用BouncyCastle庫來操作，程式碼是少，但BouncyCastle就有好幾兆大小，我的小工具啊才100K；所以自己實現了一個支援匯出PKCS#1、PKCS#8格式PEM金鑰的方法RSA_PEM.ToPEM。

操作過程中發現原有RSA操作類不支援用PKCS#8格式PEM金鑰來建立RSA物件（用的RSACryptoServiceProviderExtension的擴充套件方法來支援PEM金鑰），僅支援PKCS#1，所以又自己實現了一個從PEM金鑰來建立RSACryptoServiceProvider的方法RSA_PEM.FromPEM。

在實現匯入匯出PEM金鑰過程中，對PKCS#1、PKCS#8格式的PEM金鑰有了一定的瞭解，主要參考了：

《RSA公鑰檔案（PEM）解析》：公鑰位元組碼分解。

《RSA私鑰檔案（PEM）解析》：私鑰位元組碼分解。

《iOS安全相關 - RSA中公鑰的DER格式組成》：1位元組和2位元組長度表述方法，和為什麼有些欄位前面要加0x00。

跑起來

clone下來用vs應該能夠直接開啟，經目測看起來沒什麼卵用的檔案都svn:ignore掉了（svn滑稽。

主要支援

通過XML格式金鑰對建立RSA
通過PEM格式金鑰對建立RSA
RSA加密、解密
RSA簽名、驗證
匯出XML格式公鑰、私鑰
匯出PEM格式公鑰、私鑰
PEM格式祕鑰對和XML格式祕鑰對互轉

PEM金鑰編碼格式

長度表述方法

PEM格式中，每段資料基本上都是flag+長度資料佔用位數+長度數值+資料這種格式。

長度資料佔用位數有0x81和0x82兩個值，分別代表長度數值佔用了1位元組和2位元組。

但長度資料佔用位數不一定存在，如果長度數值<0x80時（理由應該和下面這個加0x00一致），長度數值直接在flag後面用1位來表述，變成了flag+長度數值(<0x80)+資料。

什麼情況下內容前面要加0x00

如果內容的bit流的前4 bit十六進位制值>=8就要在內容前面加0x00，其他不用加。

一個大整數，最高位為符號位，其為1時，就是負數，所以要在最高位填充0x00以保證不為負。

PEM公鑰編碼格式

PKCS#1、PKCS#8公鑰編碼都是統一的格式。

/*****1024位元組公鑰*****/
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCYw9+M3+REzDtYqwBrs/as/Oy8
GRE5OmnqOV0EfkEiCIjiczbVEFnZ3qRjLbDATfmBxNQ6c6Fga8nX28glEH/aL/RG
2KdpI8KMUqKAszNydsHSeh9MSKcd5zgS4NuE0u+eR7CB8kOWipiLDQmY38kpM36p
RWdNQlpIaTDo5IhJJwIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

/*****二進位制表述*****/
30819F300D06092A864886F70D010101050003818D003081890281810098C3DF8CDFE444CC3B58AB006BB3F6ACFCECBC1911393A69EA395D047E41220888E27336D51059D9DEA4632DB0C04DF981C4D43A73A1606BC9D7DBC825107FDA2FF446D8A76923C28C52A280B3337276C1D27A1F4C48A71DE73812E0DB84D2EF9E47B081F243968A988B0D0998DFC929337EA945674D425A486930E8E48849270203010001


/*****二進位制分解*****/

/*
後續（到結尾）內容長度為0x9F位元組，相當於整個檔案長度-當前這4位元組。
格式：tag[+長度資料佔用位數(可選)]+後續長度數值，
	此處tag=0x30，
	長度資料佔用1位（參考前面長度表述方法），
	後續長度數值=0x9F個位元組
*/
30 81 9F

/*
固定內容 encoded OID sequence for PKCS #1 rsaEncryption szOID_RSA_RSA = "1.2.840.113549.1.1.1"（其實不懂是啥玩意）
*/
30 0D 06092A864886F70D0101010500

/*後續內容長度，後面內容長度為0x8D位元組，和開頭格式一致*/
03 81 8D

/*固定內容*/
00

/*後續內容長度，後面內容長度為0x89位元組，和開頭格式一致*/
30 81 89

/*
RSA Modulus內容
格式：tag[+長度資料佔用位數(可選)]+內容長度數值+內容，
	此處tag=0x02，所有RSA相關引數都是用02，
	長度資料佔用位數為1位元組，
	內容長度數值=0x81個位元組，
	內容為0x00-0x27這一段（參考前面什麼情況下要加0x00）。
*/
02 81 81
0098C3DF8CDFE444CC3B58AB006BB3F6ACFCECBC1911393A69EA395D047E41220888E27336D51059D9DEA4632DB0C04DF981C4D43A73A1606BC9D7DBC825107FDA2FF446D8A76923C28C52A280B3337276C1D27A1F4C48A71DE73812E0DB84D2EF9E47B081F243968A988B0D0998DFC929337EA945674D425A486930E8E4884927

/*RSA Exponent內容，和Modulus一樣，但此處長度資料佔用位數不存在*/
02 03 010001
複製程式碼

PEM PKCS#1私鑰編碼格式

/*****1024位元組PKCS#1私鑰*****/
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----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-----END RSA PRIVATE KEY-----

/*****二進位制表述*****/
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

/*****二進位制分解（大部分和公鑰格式相同）*****/

/*後續內容長度，後面內容長度為0x025C個位元組，和公鑰開頭格式一致，參考公鑰部分*/
30 82 025C

/*固定版本號*/
02 01 00

/*#####從這裡開始後面就是內容了 注：KCS#8僅僅是在此處插入部分內容#####*/

/*RSA Modulus內容，和公鑰開頭格式一致，參考公鑰部分*/
02 81 81 
0098C3DF8CDFE444CC3B58AB006BB3F6ACFCECBC1911393A69EA395D047E41220888E27336D51059D9DEA4632DB0C04DF981C4D43A73A1606BC9D7DBC825107FDA2FF446D8A76923C28C52A280B3337276C1D27A1F4C48A71DE73812E0DB84D2EF9E47B081F243968A988B0D0998DFC929337EA945674D425A486930E8E4884927

/*RSA Exponent*/
02 03 010001

/*RSA D*/
02 81 80
706352591AF29E26BED689DFE25CE0F2FD94D10184295D2F44D174FC744248DE8C8E45032717437345181D9B24B925E49533108BFC3BD26B1A710351A8EB0D937D8EEAF54FC6BE0D7D355A215E7D26FF59E525C6891991657791C3492C29874EC1A0C926EF73113347668305266F2CABFB4624F4023CD7ACA19459B2C2FB9A39

/*RSA P*/
02 41
00CE23A8CAB7AD1BBEEE955EFB50A325146F2323F5E08E05AB52E3D8D1BEFDF6E9331CF79D5EF5371B9C3D1CC49AD5D4DEB2222FBEF9E8F07DA81B7987FEF8DEB5

/*RSA Q*/
02 41
00BDB73C2939416C8F533309D5910A6CB7E724826DE0A510E101F43F2EDEEBF20D8A007B09BFEC1B0090A0BBC3E0A8CF6642357167EEFCF9A2C443E879AEF315EB

/*RSA DP*/
02 40 63573DFDCB7C8A157E66CFAA2F57200473F6AC5ACEC7C2A5A8C192F8A9A13C3F6FD972DF0D270152B5FDA18281D7B0C94D713A2F3FC2693B352B606B108E20CD

/*RSA DQ*/
02 41
009210B3D7216807C749CD6FF2E85AD85DB72EDAE4F222E49DF8BD2EB04D9DE79D18F549C5B5E878D9B480AC50217697482A0DAFA4CFD221F97996B73488C84BC5

/*RSA InverseQ*/
02 40
06F0F9DD96248A27FAFB94B0A93676D653A99C7C7B9DCDADE65414C6889284B924F26A23AFFA86AF3FD804453B73FDFEA9310CC909BFC9928D5F757198B1075D
複製程式碼

PEM PKCS#8私鑰編碼格式

/*****1024位元組PKCS#8私鑰*****/
-----BEGIN PRIVATE KEY-----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-----END PRIVATE KEY-----

/*****二進位制表述*****/
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


/*****二進位制分解（和PKCS#1只是多了一段資料，詳細結構參考PKCS#1的）*****/

/*後續內容長度*/
30 82 0276

/*固定版本號*/
02 01 00

/*#####相對於KCS#1僅僅是在此處開始插入部分資料 Begin#####*/

/*
固定內容 encoded OID sequence for PKCS #1 rsaEncryption szOID_RSA_RSA = "1.2.840.113549.1.1.1"（其實不懂是啥玩意）
*/
30 0D 06092A864886F70D0101010500

/*後續內容長度，後面內容長度為0x0260位元組，和開頭格式一致*/
04 82 0260

/*後續內容長度，後面內容長度為0x025C位元組，和開頭格式一致*/
30 82 025C

/*固定版本號*/
02 01 00

/*#####相對於KCS#1僅僅是在此處結束插入部分資料 End#####*/

/*RSA Modulus內容*/
02 81 81 
0098C3DF8CDFE444CC3B58A...

...後續內容省略...
複製程式碼

C# RSA操作類

主要檔案

RSA.cs

此檔案依賴RSA_PEM.cs，用於進行加密、解密、簽名、驗證、祕鑰匯入匯出操作。

[建構函式] new RSA(`1024`)

通過指定金鑰長度來建立RSA，會生成新金鑰。

[建構函式] new RSA(`"<xml>"`)

通過XML格式金鑰對建立RSA，xml可以是公鑰或私鑰，XML格式如：

<RSAKeyValue><Modulus>mMPfjN/kRMw7WKsAa7P2rPzsvBkROTpp6jldBH5BIgiI4nM21RBZ2d6kYy2wwE35gcTUOnOhYGvJ19vIJRB/2i/0RtinaSPCjFKigLMzcnbB0nofTEinHec4EuDbhNLvnkewgfJDloqYiw0JmN/JKTN+qUVnTUJaSGkw6OSISSc=</Modulus><Exponent>AQAB</Exponent></RSAKeyValue>
複製程式碼

[建構函式] new RSA(`"PEM"`, `any`)

通過PEM格式金鑰對建立RSA，PEM可以是公鑰或私鑰，支援PKCS#1、PKCS#8格式，PEM格式如：

[方法] .ToXML(`[false]是否僅僅匯出公鑰`)

匯出XML格式祕鑰對。如果RSA包含私鑰，預設會匯出私鑰，設定僅僅匯出公鑰時只會匯出公鑰；不包含私鑰只會匯出公鑰。

[方法] .ToPEM_PKCS1|.ToPEM_PKCS8(`[false]是否僅僅匯出公鑰`)

匯出PEM格式祕鑰對，兩個方法分別匯出PKCS#1、PKCS#8格式。如果RSA包含私鑰，預設會匯出私鑰，設定僅僅匯出公鑰時只會匯出公鑰；不包含私鑰只會匯出公鑰。

[方法] .Encode(`"字串"|bytes`)

加密操作，支援任意長度資料。

[方法] .DecodeOrNull(`"Base64字串"|bytes`)

解密操作，解密失敗返回null，支援任意長度資料。

[方法] .Sign(`"hash"`, `"字串"|bytes`)

通過hash演算法（MD5、SHA1等）來對資料進行簽名。

[方法] .Verify(`"hash"`, `"sign"`, `"字串"`)

通過hash演算法（MD5、SHA1等）來驗證字串是否和sign簽名一致。

RSA_PEM.cs

此檔案不依賴任何檔案，可以單獨copy來用（RSA_Unit裡面的方法可以忽略）

[靜態方法] .FromPEM(`"PEM"`)

通過PEM格式祕鑰對來建立RSACryptoServiceProvider，PEM可以是公鑰或私鑰。

[靜態方法] .ToPEM(`RSACryptoServiceProvider`, `exportPublicOnly`, `usePKCS8`)

將RSA中的金鑰對匯出成PEM格式，usePKCS8=false時返回PKCS#1格式，否則返回PKCS#8格式。如果RSA包含私鑰，預設會匯出私鑰，設定僅僅匯出公鑰時只會匯出公鑰；不包含私鑰只會匯出公鑰。

次要檔案

RSA_Unit.cs

封裝的一些通用方法，如：base64。沒有此檔案也可以，引用的地方用別的程式碼實現。

Program.cs

控制檯入口檔案，用來測試的，裡面包含了主要的使用用例。

圖例

RSA工具：

控制檯執行：

C# Rsa加密（私鑰加密、公鑰解密、金鑰格式轉換、支援超大長度分段加密）
2024-08-16
C#加密解密
C#通過java生成的RSA公鑰加密和解密
2018-09-04
C#Java加密解密
生成RSA金鑰對
2021-02-03
C#和JAVA的RSA金鑰、公鑰轉換
2018-03-19
C#Java
國密2 (sm2)非對稱加密解密工具--支援生成公鑰私鑰對及加密解密
2024-10-30
加密解密
非對稱加密中,加解密和簽名
2024-05-07
加密解密
RSA 非對稱加密&解密
2020-12-18
加密解密
RSA非對稱加密演算法中的金鑰對生成與傳輸
2024-06-25
加密演算法
iOS端基於RSA公鑰加密和解密
2018-03-23
iOS加密解密
mysql匯入匯出指令碼的區別對比
2021-09-09
MySql指令碼
OpenSSL工具生成RSA金鑰對
2024-09-27
匯出資料為csv格式
2018-10-11
MySQL 匯出資料為csv格式的方法
2021-09-09
MySql
tsc、babel、webpack對模組匯入匯出的處理
2022-02-11
BabelWeb
[Docker核心之容器、資料庫檔案的匯入匯出、容器映象的匯入匯出]
2021-06-24
Docker資料庫
在VUE中使用RSA加密解密加簽解籤
2018-12-29
Vue加密解密
非對稱加密演算法RSA中的公鑰和私鑰
2018-06-03
加密演算法
Activity 流程模型匯入匯出-activity流程模型匯入匯出
2024-03-08
模型
RSA簽名的PSS模式
2019-02-14
模式
RSA加密與解密
2021-09-09
加密解密
Mysql匯入&匯出
2018-12-12
MySql
doris匯入匯出
2024-03-14
esayExcel匯入匯出
2024-11-05
Excel
Mongodb資料的匯出與匯入
2018-10-30
MongoDB
匯入和匯出AWR的資料
2018-06-10
EasyPoi, Excel資料的匯入匯出
2020-10-01
Excel
SSH-keygen rsa 金鑰對根據私鑰生成公鑰
2019-01-23
想在Java中實現Excel和Csv的匯出嗎？看這就對了
2019-03-10
JavaExcel
解決fiddler匯出jmeter所支援的jmx格式指令碼配置
2024-03-21
JMeter指令碼
一個通用的匯入匯出excel的思路
2023-12-14
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Fiddler匯出jmx格式配置的流程
2020-10-28
使用plsql 匯出欄位為json 格式
2022-07-13
SQLJSON
php匯出csv格式
2020-12-28
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SQL資料庫的匯入和匯出
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關於java中Excel的匯入匯出
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EasyExcel完成excel檔案的匯入匯出
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Oracle資料泵的匯入和匯出
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excel的匯入與匯出---通用版
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