如何在 C# 中使用 BouncyCastle 的 Diffie-Hellman？

Question

我正在编写一个在手机和 Windows PC 之间交换数据的应用程序，我想保护使用 Diffie-Hellman 交换生成的密钥发送的数据。

我正在尝试为此使用 BouncyCastle，但几乎不存在的 C# 实现文档让我感到困惑。

我想知道的是：当收到对方的密钥时，生成DH密钥和计算共享密钥的工作流程是什么？ （我假设我可以将我的密钥作为字符串发送，并且我可以将另一方的密钥作为字符串使用。）为此我在 C# 中使用哪些对象/方法？

Answer 1

好的，经过大量的试验，我得到了它的工作。发布答案以防其他人需要。

我假设读者 (1) 知道 Diffie-Hellman 是什么以及它有什么用处（详情请阅读 here）并且 (2) 已经通过 NuGet 将 Bouncycastle 导入到 .NET 项目中。

您需要的进口商品：

using Org.BouncyCastle.Crypto;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Generators;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters;
using Org.BouncyCastle.Security;

如何生成g和p：

public DHParameters GenerateParameters()
{
    var generator = new DHParametersGenerator();
    generator.Init(BitSize, DefaultPrimeProbability, new SecureRandom());
    return generator.GenerateParameters();
}

想要将 g 和 p 作为字符串？

public string GetG(DHParameters parameters)
    {
        return parameters.G.ToString();
    }

public string GetP(DHParameters parameters)
    {
        return parameters.P.ToString();
    }

如何生成a和A：

public AsymmetricCipherKeyPair GenerateKeys(DHParameters parameters)
    {
    var keyGen = GeneratorUtilities.GetKeyPairGenerator("DH");
    var kgp = new DHKeyGenerationParameters(new SecureRandom(), parameters);
    keyGen.Init(kgp);
    return keyGen.GenerateKeyPair();
}

想将 a 和 A 读取为字符串吗？

// This returns A
public string GetPublicKey(AsymmetricCipherKeyPair keyPair)
{
    var dhPublicKeyParameters = _generatedKey.Public as DHPublicKeyParameters;
    if (dhPublicKeyParameters != null)
    {
        return dhPublicKeyParameters.Y.ToString();
    }
    throw new NullReferenceException("The key pair provided is not a valid DH keypair.");
}

// This returns a
public string GetPrivateKey(AsymmetricCipherKeyPair keyPair)
{
    var dhPrivateKeyParameters = _generatedKey.Private as DHPrivateKeyParameters;
    if (dhPrivateKeyParameters != null)
    {
        return dhPrivateKeyParameters.X.ToString();
    }
    throw new NullReferenceException("The key pair provided is not a valid DH keypair.");
}

要从字符串中导入参数，只需这样做：

var importedParameters = new DHParameters(p, g);

要生成 b 和 B，只需使用 GenerateKeys() 和 importedParameters，而不是生成的 parameters。

假设您生成了 b 和 B，并且已经得到了 p、g 和 A。要计算共享密钥：

public BigInteger ComputeSharedSecret(string A, AsymmetricKeyParameter bPrivateKey, DHParameters internalParameters)
{
    var importedKey = new DHPublicKeyParameters(new BigInteger(A), internalParameters);
    var internalKeyAgree = AgreementUtilities.GetBasicAgreement("DH");
    internalKeyAgree.Init(bPrivateKey);
    return internalKeyAgree.CalculateAgreement(importedKey);
}

对 A 重复操作，现在您在 2 个客户端之间拥有了一个共享密钥，可用于加密通信。

希望这是有用的。

Answer 2

基于PEM文件格式BouncyCastle.Diffie-hellman的Diffie-Hellman密钥协议实现

Example
// Public Key Alice
var pubAlice = @"-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MFkwEwYHKoZIzj0CAQYIKoZIzj0DAQcDQgAEOkLo3q6MN3XS5xlY3OowqMkvPrYz
j4hLVJ2Wkuob3KQb1QidaAQsJ6Azy0yTuBanL4iy+dewA3YjejBMZEoh6w==
-----END PUBLIC KEY-----
";
// EC-Private Key Alice
var priAlice = @"-----BEGIN EC PRIVATE KEY-----
MHcCAQEEIC9LMxwIwKThjtaUAJbJBCU0vFa+H8G98p/Z9JLYmEehoAoGCCqGSM49
AwEHoUQDQgAEOkLo3q6MN3XS5xlY3OowqMkvPrYzj4hLVJ2Wkuob3KQb1QidaAQs
J6Azy0yTuBanL4iy+dewA3YjejBMZEoh6w==
-----END EC PRIVATE KEY-----
";

// Public Key Bob
var pubBob = @"-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MFkwEwYHKoZIzj0CAQYIKoZIzj0DAQcDQgAEnDMGlBFH7jbHHAYgdPR7247xqzRF
Y1HFy4HfejSgUKBxgj6biZUwSbNKuino7ObZnqrnJayWJZ7f4Eb6XuT6yQ==
-----END PUBLIC KEY-----
";

// EC-Private Key Bob
var priBob = @"-----BEGIN EC PRIVATE KEY-----
MHcCAQEEIGqA4f7o5oBF5FgEQtNmz6fWKg/OcPPUORMX3uRc7sduoAoGCCqGSM49
AwEHoUQDQgAEnDMGlBFH7jbHHAYgdPR7247xqzRFY1HFy4HfejSgUKBxgj6biZUw
SbNKuino7ObZnqrnJayWJZ7f4Eb6XuT6yQ==
-----END EC PRIVATE KEY-----
";

var secretAlice = DiffieHellmanKeyAgreementUtil.GetPairKey(priAlice, pubBob);
var secretBob = DiffieHellmanKeyAgreementUtil.GetPairKey(priBob, pubAlice);

Console.WriteLine($"secretAlice: {secretAlice}");
Console.WriteLine($"secretBob: {secretBob}");

输出 秘密爱丽丝：RGZcMLnsXJqbQ/JGIIl61l/XpIgSL43Ync+16YKyMuQ= 秘密鲍勃：RGZcMLnsXJqbQ/JGIIl61l/XpIgSL43Ync+16YKyMuQ=