热门使用机制 CKM_ECDH1_DERIVE 与 pkcs11interop

Question

我买了一个 NitroKey HSM，想用 EC 导出一个秘密。

为此，我想使用 CKM_ECDH1_DERIVE 机制。此 HSM 支持哪些，请参阅：

提到PKCS#11 specification这个必须考虑：

机制 CKM_ECDH1_DERIVE 必须与函数 Derive（第 188 页）一起使用
机制 CKM_ECDH1_DERIVE 需要具有以下参数的参数 CK_ECDH1_DERIVE_PARAMS（第 222 页）：
1. kdf：共享秘密值（CKD）上使用的密钥推导函数
2. sharedData: 双方共享的部分数据
3. public数据:对方ECpublic键值
函数 DeriveKey 需要这些参数：
1. 机制 CKM.CKM_ECDH1_DERIVE
2. 对象句柄私钥
3. 对象属性（第 338 页）
  1. CKA.CKA_CLASS -> CKO.CKO_SECRET_KEY
  2. CKA.CKA_KEY_TYPE -> CKK.CKK_GENERIC_SECRET
  3. 但是“但是，由于这些事实都隐含在机制中，因此无需指定任何一个”所以这些可以为空？

问题

因此，根据这些信息，我尝试实现一种方法。

但是我得到这个错误：

Net.Pkcs11Interop.Common.Pkcs11Exception : Method C_DeriveKey returned CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE

在 Session.DeriveKey.

CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE（第 64 页）的解释：

If the attribute values in the supplied template, together with any default attribute values and any attribute values contributed to the object by the object-creation function itself, are insufficient to fully specify the object to create, then the attempt should fail with the error code CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE.

这里（第 98 页）

CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE: The template specified for creating an object is incomplete, and lacks some necessary attributes. See Section 10.1 for more information.

但我使用了必要的属性：

CKA.CKA_CLASS -> CKO.CKO_SECRET_KEY
CKA.CKA_KEY_TYPE -> CKK.CKK_GENERIC_SECRET

想法？

代码

private const string LibraryPath = @"C:\Windows\System32\opensc-pkcs11.dll";

public static byte[] Derive(string privateEc, string publicEc)
{
    Func<string, Session, CKO, ObjectHandle> getObjectHandle = (label, session, keyType) =>
    {
        var objectAttributes = new List<ObjectAttribute>
        {
            new ObjectAttribute(CKA.CKA_CLASS, keyType),
            new ObjectAttribute(CKA.CKA_LABEL, label),
            new ObjectAttribute(CKA.CKA_TOKEN, true)
        };

        return session.FindAllObjects(objectAttributes).First();
    };

    Func<ObjectHandle, Session, CKA, byte[]> getDataFromObject = (handle, session, type) =>
    {
        var attributes = new List<ulong> {(ulong) type};
        var requiredAttributes = session.GetAttributeValue(handle, attributes);
        return requiredAttributes[0].GetValueAsByteArray();
    };

    using (Pkcs11 pk = new Pkcs11(LibraryPath, false))
    {
        var slot = pk.GetSlotList(false).First();

        using (Session session = slot.OpenSession(false))
        {
            session.Login(CKU.CKU_USER, UserPin);

            var objectPrivate = getObjectHandle(privateEc, session, CKO.CKO_PRIVATE_KEY);
            var objectPublic = getObjectHandle(publicEc, session, CKO.CKO_PUBLIC_KEY);

            var publicKey = getDataFromObject(objectPublic, session, CKA.CKA_VALUE);

            byte[] data = session.GenerateRandom(32);
            var mechanism = new Mechanism(CKM.CKM_ECDH1_DERIVE, new CkEcdh1DeriveParams(1000, data, publicKey));

            var deriveAttributes = new List<ObjectAttribute>
            {
                new ObjectAttribute(CKA.CKA_CLASS, CKO.CKO_SECRET_KEY),
                new ObjectAttribute(CKA.CKA_KEY_TYPE, CKK.CKK_GENERIC_SECRET),
            };

            var derivedKey = session.DeriveKey(mechanism, objectPrivate, deriveAttributes);

            var derivedSecret = getDataFromObject(derivedKey, session, CKA.CKA_VALUE);

            Console.Out.WriteLine(Convert.ToBase64String(derivedSecret));

            return derivedSecret;
        }
    }
}

另见要点（相同代码）https://gist.github.com/dhcgn/4ea235cdb20155ec5ea9dc9bbf3c9887

更新

现在有了更新的 ObjectAttributes 列表（感谢答案）我得到了异常 Net.Pkcs11Interop.Common.Pkcs11Exception : Method C_DeriveKey returned CKR_DATA_LEN_RANGE。

CKR_DATA_LEN_RANGE: The plaintext input data to a cryptographic operation has a bad length. Depending on the operation’s mechanism, this could mean that the plaintext data is too short, too long, or is not a multiple of some particular blocksize. This return value has higher priority than CKR_DATA_INVALID.

对于 CKA.CKA_VALUE_LEN 我尝试了不同的值但没有成功：

CKA_VALUE_LEN
-------------
24 (192)
40 (320)
48 (384)

我偶然发现了 public 键，我不确定我是否以正确的方式提取了 public 键。因为它的长度是664 Bit.

CKA.CKA_VALUE of CKO.CKO_PUBLIC_KEY (664 Bit):

BFEEelKE3TrpE3e3f5nJATxEZrU0UeauhV/dFZXeXz5gqgZjuCtkJaUTainC/Mh357x3FyO7sGoPhzokD34oj5PJs0ItvATIKYtzvwaUkdZlDc0=

使用 pkcs15-tool (864 Bit)

提取

pkcs15-tool.exe --read-public-key 20
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MGowFAYHKoZIzj0CAQYJKyQDAwIIAQEJA1IABHpShN066RN3t3+ZyQE8RGa1NFHm
roVf3RWV3l8+YKoGY7grZCWlE2opwvzId+e8dxcju7BqD4c6JA9+KI+TybNCLbwE
yCmLc78GlJHWZQ3N
-----END PUBLIC KEY-----

为什么 pkcs15-tool 和 CKO.CKO_PUBLIC_KEY 的 public 键不同？
CkEcdh1DeriveParams 期望 publicData 使用哪种格式？
我提取 publicData 的方式是否正确？或者怎样才是正确的做法？
CKA.CKA_VALUE_LEN 的值必须等于我的 EC (320 Bit) 的长度吗？

Answer 1

这是一个非常好的和完整的问题描述。

CKR_TEMPLATE_INCOMPLETE 处理起来总是很痛苦，因为几乎每个库供应商都希望提供不同的属性集，并且此错误不会显示缺少哪些确切属性。

快速浏览 OpenSC source code 后，我会尝试使用以下模板：

var deriveAttributes = new List<ObjectAttribute>
{
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_TOKEN, false),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_CLASS, CKO.CKO_SECRET_KEY),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_KEY_TYPE, CKK.CKK_GENERIC_SECRET),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_SENSITIVE, false),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_EXTRACTABLE, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_ENCRYPT, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_DECRYPT, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_WRAP, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_UNWRAP, true),
    new ObjectAttribute(CKA.CKA_VALUE_LEN, ???)
};

但是我不确定 CKA_VALUE_LEN 属性的正确值是多少。

热门使用机制 CKM_ECDH1_DERIVE 与 pkcs11interop

Hot to use mechanisms CKM_ECDH1_DERIVE with pkcs11interop

pkcs#11

elliptic-curve

opensc

pkcs11interop

nitrokey

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