使用 ECDiffieHellman P256 派生密钥
Derive Key with ECDiffieHellmanP256
我正在开展一个项目，以与 Firefox 中现有的新 Push API 集成，并且正在开发为 W3C 标准。
其中一部分是加密数据。服务器将收到 Diffie Hellman P256 曲线（使用 var key = subscription.getKey('p256dh'); 在 JS 中生成）
转换为 .NET base64 的示例是
BOAiqZO6ucAzDlZKKhF1aLjNpU8+R2Pfsz4bQzNpV145D+agNxvLqyu5Q2tLalK2w31RpoDHE8Sipo0m2jiX4WA=
但是我 运行 生成派生的问题 Material。
var key1 = Convert.FromBase64String("<stringFromAbove>").ToList() // You can criticize my .toList inefficiencies later
// .NET doesn't like the key without these prefixes. See here
//
// I know the bytes don't match that post, but that is because the key type is different between their example and mine.
var keyType = new byte[] { 0x45, 0x43, 0x4B, 0x31 };
var keyLength = new byte[] { 0x20, 0x00, 0x00, 0x00 };
key1.RemoveAt(0);
key1 = keyType.Concat(keyLength).Concat(key1).ToList();
ECDiffieHellmanCng a = new ECDiffieHellmanCng();
a.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Hash;
// If I set this as CngAlgorithm.Sha256 it works, but that's not what Firefox gives me.
a.HashAlgorithm = CngAlgorithm.ECDiffieHellmanP256;
a.KeySize = 256; // It complains if I don't add this since keys are different lengths.
// Now time to actually import the key
CngKey k = CngKey.Import(key1.ToArray(), CngKeyBlobFormat.EccPublicBlob); // Works successfully
byte[] derivedMaterial = a.DeriveKeyMaterial(k); // Exception Here
System.Security.Cryptography.CryptographicException: The requested operation is not supported.
我没有正确理解什么（或者更可悲的是，windows/.NET 中没有正确（或根本）没有实现什么）？
作为替代方案，如果有人可以解释如何将此 Node JS library 移植到 .NET，那也可以（我认为这有点难以实现）
更新
我需要继续解决其余的问题，而不是被加密所阻碍，所以我使用了 Node.JS Wrapper 来允许在 .NET 方面进行进一步的开发。节点代码只是为我生成本地 public 密钥和共享密钥以及 returns 这些值。我仍然需要在没有 Node 包装器的情况下让它工作。
由于这个测试，我可以确认其余代码（此处未包含）可以正常工作，所以问题肯定出在上面的代码中（如果我无法生成派生密钥 material HashAlgorithm 指定为 CngAlgorithm.ECDiffieHellmanP256
此解决方案仅确认适用于 Windows 10 64 位。 确认不适用于 Windows 8.1 64 位，并且未经测试在其他平台上。
问题是ECDiffieHellmanP256不是散列算法，但是你指定使用散列键派生函数。您的 KeyDerivationFunction 应设置为 ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Tls，并且您需要指定 KDF 的种子和标签。
您的固定代码如下所示：
var key1 = Convert.FromBase64String("BOAiqZO6ucAzDlZKKhF1aLjNpU8+R2Pfsz4bQzNpV145D+agNxvLqyu5Q2tLalK2w31RpoDHE8Sipo0m2jiX4WA=").ToList();
var keyType = new byte[] { 0x45, 0x43, 0x4B, 0x31 };
var keyLength = new byte[] { 0x20, 0x00, 0x00, 0x00 };
key1.RemoveAt(0);
key1 = keyType.Concat(keyLength).Concat(key1).ToList();
ECDiffieHellmanCng a = new ECDiffieHellmanCng();
a.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Tls;
byte[] label = new byte[32];
string labelStr = "The purpose";
Encoding.ASCII.GetBytes(labelStr, 0, labelStr.Length, label, 0);
a.Label = label;
byte[] seed = new byte[32];
RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider();
rng.GetBytes(seed);
a.Seed = seed;
a.HashAlgorithm = CngAlgorithm.ECDiffieHellmanP256;
a.KeySize = 256;
CngKey k = CngKey.Import(key1.ToArray(), CngKeyBlobFormat.EccPublicBlob);
byte[] derivedMaterial = a.DeriveKeyMaterial(k);
请注意，我为a.Label 属性设置了一个无意义的值。
NIST SP 800-108 publication定义标签为：
Label – A string that identifies the purpose for the derived keying material, which is encoded as a binary string.
我不确定在您的特定上下文中应该设置什么目的。如果有人对这个字符串应该是什么有更好的理解，请发表评论。
另请注意，如果您要重复调用此函数，您可能应该保留 RNGCryptoServiceProvider 的永久副本并使用它。
多亏 让我走上了正确的轨道。
KeyDerivationFunction 正在 post 处理：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.security.cryptography.ecdiffiehellmancng?view=netframework-4.7#remarks
所以可能是计算主密钥https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5246#section-8.1
ECDiffieHellmanCng.Label = Encoding.ASCII.GetBytes("master secret");
ECDiffieHellmanCng.Seed = clientRandom.Concat(serverRandom).ToArray();
//there is also a function like this:
//ECDiffieHellmanCng.DeriveKeyTls(ECDiffieHellmanPublicKey otherPartyPublicKey, byte[] prfLabel, byte[] prfSeed)
所以 Label 和 Seed 必须在 PRF 中使用，我认为这有点奇怪，为什么 ECDiffieHellman 还是要进行 PRF
抱歉，我应该在已接受的答案中添加评论，但是 you must have 50 reputation to comment
我正在开展一个项目，以与 Firefox 中现有的新 Push API 集成，并且正在开发为 W3C 标准。
其中一部分是加密数据。服务器将收到 Diffie Hellman P256 曲线（使用 var key = subscription.getKey('p256dh'); 在 JS 中生成）
转换为 .NET base64 的示例是
BOAiqZO6ucAzDlZKKhF1aLjNpU8+R2Pfsz4bQzNpV145D+agNxvLqyu5Q2tLalK2w31RpoDHE8Sipo0m2jiX4WA=
但是我 运行 生成派生的问题 Material。
var key1 = Convert.FromBase64String("<stringFromAbove>").ToList() // You can criticize my .toList inefficiencies later
// .NET doesn't like the key without these prefixes. See here
//
// I know the bytes don't match that post, but that is because the key type is different between their example and mine.
var keyType = new byte[] { 0x45, 0x43, 0x4B, 0x31 };
var keyLength = new byte[] { 0x20, 0x00, 0x00, 0x00 };
key1.RemoveAt(0);
key1 = keyType.Concat(keyLength).Concat(key1).ToList();
ECDiffieHellmanCng a = new ECDiffieHellmanCng();
a.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Hash;
// If I set this as CngAlgorithm.Sha256 it works, but that's not what Firefox gives me.
a.HashAlgorithm = CngAlgorithm.ECDiffieHellmanP256;
a.KeySize = 256; // It complains if I don't add this since keys are different lengths.
// Now time to actually import the key
CngKey k = CngKey.Import(key1.ToArray(), CngKeyBlobFormat.EccPublicBlob); // Works successfully
byte[] derivedMaterial = a.DeriveKeyMaterial(k); // Exception Here
System.Security.Cryptography.CryptographicException: The requested operation is not supported.
我没有正确理解什么（或者更可悲的是，windows/.NET 中没有正确（或根本）没有实现什么）？
作为替代方案，如果有人可以解释如何将此 Node JS library 移植到 .NET，那也可以（我认为这有点难以实现）
更新
我需要继续解决其余的问题，而不是被加密所阻碍，所以我使用了 Node.JS Wrapper 来允许在 .NET 方面进行进一步的开发。节点代码只是为我生成本地 public 密钥和共享密钥以及 returns 这些值。我仍然需要在没有 Node 包装器的情况下让它工作。
由于这个测试，我可以确认其余代码（此处未包含）可以正常工作，所以问题肯定出在上面的代码中（如果我无法生成派生密钥 material HashAlgorithm 指定为 CngAlgorithm.ECDiffieHellmanP256
此解决方案仅确认适用于 Windows 10 64 位。 确认不适用于 Windows 8.1 64 位，并且未经测试在其他平台上。
问题是ECDiffieHellmanP256不是散列算法，但是你指定使用散列键派生函数。您的 KeyDerivationFunction 应设置为 ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Tls，并且您需要指定 KDF 的种子和标签。
您的固定代码如下所示：
var key1 = Convert.FromBase64String("BOAiqZO6ucAzDlZKKhF1aLjNpU8+R2Pfsz4bQzNpV145D+agNxvLqyu5Q2tLalK2w31RpoDHE8Sipo0m2jiX4WA=").ToList();
var keyType = new byte[] { 0x45, 0x43, 0x4B, 0x31 };
var keyLength = new byte[] { 0x20, 0x00, 0x00, 0x00 };
key1.RemoveAt(0);
key1 = keyType.Concat(keyLength).Concat(key1).ToList();
ECDiffieHellmanCng a = new ECDiffieHellmanCng();
a.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Tls;
byte[] label = new byte[32];
string labelStr = "The purpose";
Encoding.ASCII.GetBytes(labelStr, 0, labelStr.Length, label, 0);
a.Label = label;
byte[] seed = new byte[32];
RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider();
rng.GetBytes(seed);
a.Seed = seed;
a.HashAlgorithm = CngAlgorithm.ECDiffieHellmanP256;
a.KeySize = 256;
CngKey k = CngKey.Import(key1.ToArray(), CngKeyBlobFormat.EccPublicBlob);
byte[] derivedMaterial = a.DeriveKeyMaterial(k);
请注意，我为a.Label 属性设置了一个无意义的值。
NIST SP 800-108 publication定义标签为：
Label – A string that identifies the purpose for the derived keying material, which is encoded as a binary string.
我不确定在您的特定上下文中应该设置什么目的。如果有人对这个字符串应该是什么有更好的理解，请发表评论。
另请注意，如果您要重复调用此函数，您可能应该保留 RNGCryptoServiceProvider 的永久副本并使用它。
多亏
KeyDerivationFunction 正在 post 处理：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.security.cryptography.ecdiffiehellmancng?view=netframework-4.7#remarks
所以可能是计算主密钥https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5246#section-8.1
ECDiffieHellmanCng.Label = Encoding.ASCII.GetBytes("master secret");
ECDiffieHellmanCng.Seed = clientRandom.Concat(serverRandom).ToArray();
//there is also a function like this:
//ECDiffieHellmanCng.DeriveKeyTls(ECDiffieHellmanPublicKey otherPartyPublicKey, byte[] prfLabel, byte[] prfSeed)
所以 Label 和 Seed 必须在 PRF 中使用，我认为这有点奇怪，为什么 ECDiffieHellman 还是要进行 PRF
抱歉，我应该在已接受的答案中添加评论，但是 you must have 50 reputation to comment