生成CrypoAPI(CAPI)私钥

Question

我正在尝试使用IXmlEncryptor实现加密存储。具体地说，使用CertificateEncryptor。（这是ASP.NET Core中IXmlRepository系统的一部分，用于共享解密cookie和一般key management）。

此文档页面讨论了使用X.509证书进行此操作的方法。

它指出，“仅支持带有CAPI私钥的证书”。

Google搜索显示，CAPI表示Microsoft CryptAPI。但我找不到更多信息，而我能找到的似乎与C++相关。

当我问我的“证书专家”什么是“CAPI私钥”时，他基本上告诉了我这个：

Microsoft生成的PFX文件转换为x509需要密码。那可能是我能想到的唯一事情。

那是不是同一件事呢？

如果不是，如何创建具有CAPI私钥的X.509证书？

注意：X.509证书是文档页面上列出的选项中唯一适用于Linux机器（容器）的选项。这就是为什么我不考虑任何其他（可能更简单）的选项的原因。

- Vaccano

Answer 1

您的"证书专家"是错误的。

微软有两个加密系统版本：传统CryptAPI（简称CryptoAPI或CAPI）和密码学下一代（CNG，CAPI2）。

CrytpoAPI是在Windows 2000中发明的。传统CryptoAPI已经过时，不支持ECC，SHA2：只支持RSA/遗留DSA（长达1k的密钥），DES/3DES，RCx，没有内置AES。密钥存储在传统的密码服务提供程序（CSP）中。但是，在Windows Vista+中，添加了具有SHA2和AES的传统CSP，以帮助旧应用程序使用它们而不需要更改太多代码。

CNG最初于2007年在Windows Vista / Windows Server 2008中引入，并且真的是好东西：它非常可扩展，具有NSA Suite B密码学的本地支持（ECC非对称密钥，SHA2算法组），密钥隔离，统一的一组BCrypt函数等。大多数仅限于CNG的API包括NCrypt，BCrypt，CNG，NG后缀/前缀在其名称中，以明确表示它是CNG API。在CNG中，密钥存储在重新设计的CSP中，称为密钥存储提供程序（KSP），以将其与传统CSP区分开来，因为它们不同（尽管存在从KSP访问CSP的单向桥梁，但不是反之亦然）。

然而，.NET在采用CNG方面一直在努力，并且只有在.NET 4.7中才使其可以使用（尽管实现之前已存在，但具有已知限制），并且仅当第三方应用程序明确添加对其的支持时，CNG才受到支持，因为CNG使用不同的API，而.NET Framework升级并不使应用程序具备CNG功能。

这是关于CAPI和CAPI2之间的区别的一点理论知识。

您的文档要求使用传统CSP存储私钥的证书。在Windows中创建时，如果使用以下提供程序之一，则使用传统CSP：

Microsoft Base Cryptographic Provider v1.0
Microsoft Base DSS and Diffie-Hellman Cryptographic Provider
Microsoft Base DSS Cryptographic Provider
Microsoft Base Smart Card Crypto Provider
Microsoft DH SChannel Cryptographic Provider
Microsoft Enhanced Cryptographic Provider v1.0
Microsoft Enhanced DSS and Diffie-Hellman Cryptographic Provider
Microsoft Enhanced RSA and AES Cryptographic Provider
Microsoft RSA SChannel Cryptographic Provider <- this is preferred for legacy CSPs
Microsoft Strong Cryptographic Provider

您可以在Windows上创建证书（密钥对）时指定任何一个选项。例如，使用默认的CNG KSP的New-SelfSignedCertificate PowerShell cmdlet或certreq.exe工具生成请求以由外部CA签名。此部分取决于您用于创建证书/证书请求的工具。

- Crypt32

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谢谢您的回答！这些细节很棒！我觉得很惊讶的是，（更新的）.Net Core IXmlEncryptor只支持Windows 2000时代的解决方案！我非常困惑他们在将.Net重写为.Net Core时为什么要这样做。 - Vaccano

有趣。这些API非常新（仅限.NET Core）。也许，它们对旧的东西有深层次的依赖，我不知道。但这是另一个问题。 - Crypt32

在托管世界和本地世界中，CAPI/CNG的选择都是明确的。在两个System.Security.Cryptography.RSA实现之间，RSACryptoServiceProvider类基于传统的CryptoAPI工作，而RSAKey则由CNG支持。 - Seva Alekseyev

Answer 2

这是一个使用Microsoft RSA SChannel Cryptographic Provider生成证书的工作示例，正如Crypt32的答案所建议的那样。密钥存储在数据库中。已在Windows 10和Ubuntu 18.04.5 LTS上进行测试。

使用ASP.NET Core 3.1。在Windows 10上开发，在Ubuntu 18.04.5上托管。

使用管理员权限的PowerShell

New-SelfSignedCertificate -provider "Microsoft RSA SChannel Cryptographic Provider" -FriendlyName "site_key" -KeyAlgorithm RSA -KeyLength 2048 -NotAfter (Get-Date).AddYears(30) -subject "site_key" -KeyExportPolicy "Exportable"

   PSParentPath: Microsoft.PowerShell.Security\Certificate::LocalMachine\MY

Thumbprint                                Subject
----------                                -------
{thumbprint}                              CN=site_key

$mypwd = ConvertTo-SecureString -String "<secret>" -Force -AsPlainText Get-ChildItem -Path cert:\localMachine\my\{thumbprint} | Export-PfxCertificate -FilePath C:\site.pfx -Password $mypwd

在 StartUp.ConfigureServices() 中的 services.AddDbContext() 后面。

// using System.IO;
var pfxFile = Path.GetFullPath(Path.Combine("folder1", "site.pfx"));

// using System.Security.Cryptography.X509Certificates;
services.AddDataProtection()
        .PersistKeysToDbContext<MyKeysContext>();
        .ProtectKeysWithCertificate(new X509Certificate2(pfxFile, "<secret>"));

可能需要删除 DataProtectionKeys 表的内容并重新启动 Web 应用程序，以将加密密钥存储在该表中。

Microsoft 有关使用证书保护密钥的文档

Microsoft 有关使用 X509Certificate2 证书保护密钥的文档

New-SelfSignedCertificate 参考

Export-PfxCertificate 参考

- David Johnson