在 C# 中使用 RSA 加密实现安全通信

Question

我想实现两个端点可以使用公钥/私钥加密安全地相互通信的场景。场景如下：

让 A 向 B 发送消息：

A 使用 A 的私钥加密消息。

A 使用 B 的公钥加密消息。

A 发送消息。

B 收到消息。

B 使用 A 的公钥解密消息。

B 使用 B 的私钥解密消息。

B 阅读消息。

这是我在 C# 中使用 RSA 加密的内容：

// Alice wants to send a message to Bob:

String plainText = "Hello, World!";
Byte[] plainData = Encoding.Default.GetBytes(plainText);
Byte[] cipherData = null;

RSACryptoServiceProvider alice = new RSACryptoServiceProvider();
RSACryptoServiceProvider bob = new RSACryptoServiceProvider();

var alicePrivateKey = alice.ExportParameters(true);
var alicePublicKey = alice.ExportParameters(false);

var bobPrivateKey = bob.ExportParameters(true);
var bobPublicKey = bob.ExportParameters(false);

RSACryptoServiceProvider messenger = new RSACryptoServiceProvider();
        
messenger.ImportParameters(alicePrivateKey);
cipherData = messenger.Encrypt(plainData, true);

messenger.ImportParameters(bobPublicKey);
cipherData = messenger.Encrypt(cipherData, true);

messenger.ImportParameters(alicePublicKey);
cipherData = messenger.Decrypt(cipherData, true);

messenger.ImportParameters(bobPrivateKey);
cipherData = messenger.Decrypt(cipherData, true);            

String result = Encoding.Default.GetString(alice.Decrypt(cipherData, true));

显然，以下几行有问题：

messenger.ImportParameters(bobPublicKey);
cipherData = messenger.Encrypt(cipherData, true);

这会引发 System.Security.Cryptography.CryptographyException 并带有消息 { "Bad Length" }。

正如我所见，它无法仅使用 bob 密钥的公共部分来加密数据。

有人可以说明如何正确完成我想在 C# 中做的事情吗？

Answer 1

RSA 用于加密小于密钥的数据。您使用对称密钥加密大量数据，然后使用 RSA 共享对称密钥。

更多细节你可以参考这个问题：how to use RSA to encrypt files (huge data) in C#

Answer 2

这里有两个问题：

A) 您的协议设计错误。如果你想使用 RSA 来交换消息，算法是这样的：

A 使用 B 的 public 密钥加密消息

A 发送消息

B 使用 B 的 private 密钥

解密消息

（B做处理）

B 使用 A 的 public 密钥对消息进行加密

B 发送消息

A 使用 A 的 private 密钥

解密消息

等等。注意 A 是如何不知道 B 的私钥的，反之亦然。公钥和私钥以这样一种方式相关，即使用公钥（每个人都知道）加密的消息只能用相应的私钥（只有加密消息的预期接收者知道）才能解密。实际上，这就是 RSA 的全部意义所在。

至于在 C# 中的实现，一旦您真正理解了底层概念，使用 Crypto 类就很简单了。参见例如here 和here。

B) RSA 适用于交换少量数据。它旨在通过不安全的通道进行密钥交换，而无需共享密钥。为了交换“正常”数据，使用了对称算法，例如 AES。所以这个想法是从 A 生成一个随机密码和 IV，然后通过 RSA 将其发送到 B，如 A 中所述；在双方都知道密码和 IV 后，他们可以使用 AES 和共享密钥对数据进行加密。

这就是 SSL 的作用，您应该有充分的理由自行推出而不是使用标准 SSL 流。