所有不同的 X509KeyStorageFlags 的基本原理是什么？
What is the rationale for all the different X509KeyStorageFlags?
今天同事又遇到了一个和这些相关的bug！我自己过去发现这些标志真的很令人沮丧，因为如果您在实例化 X509Certificate2 对象、导出它们或将它们保存在 X509Store 中时稍微出错，您可能会遇到各种奇怪的错误，例如：
- 意外地无法告诉 NETSH.exe 或 ASP.net 使用某个 SSL 证书 [通过其指纹]，即使您的机器商店中有该证书
- 出乎意料的是，您可以导出证书数据，但它是在没有私钥的情况下使用 .Export()
导出的
- 出乎意料的是，您的单元测试在较新的 Windows 版本上开始失败，显然是因为您没有使用正确的标志
是的，它们都被记录在案了（有些文档似乎很有道理），但为什么一定要这么复杂？
主要是，今天一定要这么复杂，因为昨天这么复杂，没人想出更简单的东西。
我无法在这里进行线性叙述，所以请忍受所需要的来回编织。
什么是 PFX/PKCS#12 文件？
虽然我不能完全说出 PFX 的起源是什么，但在 Windows 函数的名称中有一条线索可以读取和写入它们：PFXImportCertStore and PFXExportCertStore。它们包含许多可以使用 属性 标识符相互关联的独立实体（证书、私钥和其他内容）。它们似乎被设计为整个证书存储的 export/import 机制，就像所有 CurrentUser\My 一样。但是由于一种存储是 "memory store"（任意集合），.NET import/export 是有意义的，但是出现了一些复杂情况（在 .NET 之前）。
Windows 私钥
Windows 支持私钥的许多不同位置，但对于遗留加密 API 它们归结为 4 部分寻址方案：
- 加密提供者的名称
- 密钥容器的名称
- 如果这是机器相关密钥或用户相关密钥的标识符
- 这是 "signature" 键还是 "exchange" 键的标识符。
这已简化为 CNG 的 3 部分方案：
- 存储引擎的名称
- 密钥名称
- 这是一个机器相关密钥还是用户相关密钥的标识符。
为什么需要机器或非机器标识符？
CAPI 和 CNG 都支持直接与命名键交互。因此，您创建了一个名为 "EmailDecryption" 的密钥。系统上的另一个用户创建了一个同名密钥。那应该工作吗？我们很可能会。所以，Huzzah，确实如此！单独的密钥，因为它们保存在与创建它们的用户相关联的上下文中。
但现在您想要一个可供多个用户使用的密钥。这不是您通常想要的东西，因此它不是默认设置。这是一个选择。 CRYPT_MACHINE_KEYSET旗帜诞生。
我会继续在这里说，我听说现在不鼓励直接使用命名键； CAPI/CNG 团队更喜欢以 GUID 命名的密钥，并且您可以通过证书存储与它们交互。但这是进化的一部分。
导入 PFX 有什么作用？
PFXImportCertStore 将 PFX 中的所有证书复制到提供的存储中。它还会导入（CryptImportKey or BCryptImportKey，取决于它认为需要什么）。然后，对于它导入的每个密钥，它找到（通过 PFX 中的 属性 值）匹配的证书，并在 "this is my 4-part identifier"（CNG 密钥）的证书存储表示上设置 属性只需将第 4 部分设置为 0)；这就是证书所知道的关于其私钥的全部信息。
（PFX 是一种非常复杂的文件格式，如果 "weird parts" 的 none 得到利用，此描述是正确的）
密钥生命周期
Windows 私钥永远存在，或者直到有人删除它们。
所以当 PFX 导入它们时，它们将永远存在。如果您要导入到 CurrentUser\My，这是有意义的。如果你在做一些暂时的事情，那就没意义了。
.NET 反转关系/使其成为 "Too Easy"
Windows 设计（主要）是您与证书商店交互，并从证书商店获取证书。 .NET 后来出现，并且（有人假设，基于看到应用程序真正在做什么）使证书成为顶级对象，并存储某种次要的东西。
因为 Windows 证书（实际上是 "store certificate elements"）"know" 他们的私钥是什么，.NET 证书 "know" 他们的私钥是什么。
哦，但是 MMC 证书管理器说它可以用私钥导出证书（到 PFX），为什么证书构造函数不能接受 "just a cert" 格式以外的那些字节？好的，现在可以了。
协调生命周期
您将一些字节作为 X509Certificate/X509Certificate2 打开。这是一个带有 "no password" 的 PFX（通过任何可能为真的各种方式）。您发现它是错误的，然后您将证书交给垃圾收集器。该私钥永远存在，因此您的硬盘驱动器会慢慢填满，并且密钥存储访问变得越来越慢。然后你就生气了，把你的电脑重新格式化。
这似乎很糟糕，所以 .NET 所做的是当证书（的一个字段）被垃圾收集（实际上是最终确定）时，它告诉 CAPI（或 CNG）删除密钥。现在一切按预期工作，对吗？嗯，只要程序没有异常终止就可以了。
哦，你把它添加到持久存储中了？但是我打算在新的证书存储实体"knows"如何找到私钥之后删除私钥。好像不好。
输入X509KeyStorageFlags.PersistKeySet
PersistKeySet 表示 "don't do that deleting thing"。当您打算将证书添加到 X509Store 时。
如果您希望在不指定标志的情况下获得相同的行为，请调用 Environment.FailFast，或者在执行导入后拔下计算机。
关于那个机器或用户位
在 .NET 中，您可以轻松地在集合中获取一袋证书并对其调用 Export。如果有些人有机器密钥，而其他人有用户密钥怎么办？ PFXExportCertStore 来拯救。当一个机器密钥被导出时，它会记下一个标识符，表明它是一个机器密钥，所以导入会将它放回同一个地方。
嗯，通常。也许你从一台机器上导出了一个机器密钥，而你只想在另一台机器上以非管理员身份检查它。好的，您可以指定 CRYPT_USER_KEYSET 又名 X509KeyStorageFlags.UserKeySet。
哦，您是在一台机器上以用户身份创建的，但想在另一台机器上将其作为机器密钥？美好的。 CRYPT_MACHINE_KEYSET / X509KeyStorageFlags.MachineKeySet.
我真的需要 "Temporary" 个文件吗？
如果您只是检查 PFX 文件，或者想临时使用它们，为什么还要费心将密钥写入磁盘呢？好的，Windows Vista 说，我们可以直接将私钥加载到加密密钥对象中，我们会告诉您指针。
PKCS12_NO_PERSIST_KEY / X509KeyStorageFlags.EphemeralKeySet
我认为，如果 Windows 在 NT4 中具有此功能，那么这将成为 .NET 的默认设置。它现在不能是默认值，因为太多的事情取决于 "normal" 导入如何检测私钥是否可用的内部结构。
最后两个呢？
PFXImportCertStore 的默认模式是私钥不应被重新导出。要告诉它这是错误的，您可以指定 CRYPT_EXPORTABLE / X509KeyStorageFlags.Exportable.
CAPI 和 CNG 都支持一种机制，在这种机制中，软件密钥可以在使用私钥之前需要同意或密码（类似于智能卡的 PIN 提示），但您必须声明第一次创建（或导入）密钥时。因此 PFXImportCertStore 允许您指定 CRYPT_USER_PROTECTED（.NET 将其公开为 X509KeyStorageFlags.UserProtected）。
最后两个实际上只对 "one private key" PFX 有意义，因为它们适用于所有键。它们也不包含原始密钥可能具有的所有选项……CNG 和 CAPI 都支持 "archivable" 密钥，这意味着 "exportable once"。机器密钥上的自定义 ACL 在 PFX 中也没有得到任何支持。
总结
对于一个证书（或一组证书），一切都很简单。一旦涉及私钥，事情就会变得一团糟，Windows 证书（存储）的抽象变得有点单薄，您需要了解持久性模型和存储模型。
今天同事又遇到了一个和这些相关的bug！我自己过去发现这些标志真的很令人沮丧，因为如果您在实例化 X509Certificate2 对象、导出它们或将它们保存在 X509Store 中时稍微出错，您可能会遇到各种奇怪的错误，例如：
- 意外地无法告诉 NETSH.exe 或 ASP.net 使用某个 SSL 证书 [通过其指纹]，即使您的机器商店中有该证书
- 出乎意料的是，您可以导出证书数据，但它是在没有私钥的情况下使用 .Export() 导出的
- 出乎意料的是，您的单元测试在较新的 Windows 版本上开始失败，显然是因为您没有使用正确的标志
是的，它们都被记录在案了（有些文档似乎很有道理），但为什么一定要这么复杂？
主要是，今天一定要这么复杂，因为昨天这么复杂，没人想出更简单的东西。
我无法在这里进行线性叙述，所以请忍受所需要的来回编织。
什么是 PFX/PKCS#12 文件？
虽然我不能完全说出 PFX 的起源是什么，但在 Windows 函数的名称中有一条线索可以读取和写入它们：PFXImportCertStore and PFXExportCertStore。它们包含许多可以使用 属性 标识符相互关联的独立实体（证书、私钥和其他内容）。它们似乎被设计为整个证书存储的 export/import 机制，就像所有 CurrentUser\My 一样。但是由于一种存储是 "memory store"（任意集合），.NET import/export 是有意义的，但是出现了一些复杂情况（在 .NET 之前）。
Windows 私钥
Windows 支持私钥的许多不同位置，但对于遗留加密 API 它们归结为 4 部分寻址方案：
- 加密提供者的名称
- 密钥容器的名称
- 如果这是机器相关密钥或用户相关密钥的标识符
- 这是 "signature" 键还是 "exchange" 键的标识符。
这已简化为 CNG 的 3 部分方案：
- 存储引擎的名称
- 密钥名称
- 这是一个机器相关密钥还是用户相关密钥的标识符。
为什么需要机器或非机器标识符？
CAPI 和 CNG 都支持直接与命名键交互。因此，您创建了一个名为 "EmailDecryption" 的密钥。系统上的另一个用户创建了一个同名密钥。那应该工作吗？我们很可能会。所以，Huzzah，确实如此！单独的密钥，因为它们保存在与创建它们的用户相关联的上下文中。
但现在您想要一个可供多个用户使用的密钥。这不是您通常想要的东西，因此它不是默认设置。这是一个选择。 CRYPT_MACHINE_KEYSET旗帜诞生。
我会继续在这里说，我听说现在不鼓励直接使用命名键； CAPI/CNG 团队更喜欢以 GUID 命名的密钥，并且您可以通过证书存储与它们交互。但这是进化的一部分。
导入 PFX 有什么作用？
PFXImportCertStore 将 PFX 中的所有证书复制到提供的存储中。它还会导入（CryptImportKey or BCryptImportKey，取决于它认为需要什么）。然后，对于它导入的每个密钥，它找到（通过 PFX 中的 属性 值）匹配的证书，并在 "this is my 4-part identifier"（CNG 密钥）的证书存储表示上设置 属性只需将第 4 部分设置为 0)；这就是证书所知道的关于其私钥的全部信息。
（PFX 是一种非常复杂的文件格式，如果 "weird parts" 的 none 得到利用，此描述是正确的）
密钥生命周期
Windows 私钥永远存在，或者直到有人删除它们。
所以当 PFX 导入它们时，它们将永远存在。如果您要导入到 CurrentUser\My，这是有意义的。如果你在做一些暂时的事情，那就没意义了。
.NET 反转关系/使其成为 "Too Easy"
Windows 设计（主要）是您与证书商店交互，并从证书商店获取证书。 .NET 后来出现，并且（有人假设，基于看到应用程序真正在做什么）使证书成为顶级对象，并存储某种次要的东西。
因为 Windows 证书（实际上是 "store certificate elements"）"know" 他们的私钥是什么，.NET 证书 "know" 他们的私钥是什么。
哦，但是 MMC 证书管理器说它可以用私钥导出证书（到 PFX），为什么证书构造函数不能接受 "just a cert" 格式以外的那些字节？好的，现在可以了。
协调生命周期
您将一些字节作为 X509Certificate/X509Certificate2 打开。这是一个带有 "no password" 的 PFX（通过任何可能为真的各种方式）。您发现它是错误的，然后您将证书交给垃圾收集器。该私钥永远存在，因此您的硬盘驱动器会慢慢填满，并且密钥存储访问变得越来越慢。然后你就生气了，把你的电脑重新格式化。
这似乎很糟糕，所以 .NET 所做的是当证书（的一个字段）被垃圾收集（实际上是最终确定）时，它告诉 CAPI（或 CNG）删除密钥。现在一切按预期工作，对吗？嗯，只要程序没有异常终止就可以了。
哦，你把它添加到持久存储中了？但是我打算在新的证书存储实体"knows"如何找到私钥之后删除私钥。好像不好。
输入X509KeyStorageFlags.PersistKeySet
PersistKeySet 表示 "don't do that deleting thing"。当您打算将证书添加到 X509Store 时。
如果您希望在不指定标志的情况下获得相同的行为，请调用 Environment.FailFast，或者在执行导入后拔下计算机。
关于那个机器或用户位
在 .NET 中，您可以轻松地在集合中获取一袋证书并对其调用 Export。如果有些人有机器密钥，而其他人有用户密钥怎么办？ PFXExportCertStore 来拯救。当一个机器密钥被导出时，它会记下一个标识符，表明它是一个机器密钥，所以导入会将它放回同一个地方。
嗯，通常。也许你从一台机器上导出了一个机器密钥，而你只想在另一台机器上以非管理员身份检查它。好的，您可以指定 CRYPT_USER_KEYSET 又名 X509KeyStorageFlags.UserKeySet。
哦，您是在一台机器上以用户身份创建的，但想在另一台机器上将其作为机器密钥？美好的。 CRYPT_MACHINE_KEYSET / X509KeyStorageFlags.MachineKeySet.
我真的需要 "Temporary" 个文件吗？
如果您只是检查 PFX 文件，或者想临时使用它们，为什么还要费心将密钥写入磁盘呢？好的，Windows Vista 说，我们可以直接将私钥加载到加密密钥对象中，我们会告诉您指针。
PKCS12_NO_PERSIST_KEY / X509KeyStorageFlags.EphemeralKeySet
我认为，如果 Windows 在 NT4 中具有此功能，那么这将成为 .NET 的默认设置。它现在不能是默认值，因为太多的事情取决于 "normal" 导入如何检测私钥是否可用的内部结构。
最后两个呢？
PFXImportCertStore 的默认模式是私钥不应被重新导出。要告诉它这是错误的，您可以指定 CRYPT_EXPORTABLE / X509KeyStorageFlags.Exportable.
CAPI 和 CNG 都支持一种机制，在这种机制中，软件密钥可以在使用私钥之前需要同意或密码（类似于智能卡的 PIN 提示），但您必须声明第一次创建（或导入）密钥时。因此 PFXImportCertStore 允许您指定 CRYPT_USER_PROTECTED（.NET 将其公开为 X509KeyStorageFlags.UserProtected）。
最后两个实际上只对 "one private key" PFX 有意义，因为它们适用于所有键。它们也不包含原始密钥可能具有的所有选项……CNG 和 CAPI 都支持 "archivable" 密钥，这意味着 "exportable once"。机器密钥上的自定义 ACL 在 PFX 中也没有得到任何支持。
总结
对于一个证书（或一组证书），一切都很简单。一旦涉及私钥，事情就会变得一团糟，Windows 证书（存储）的抽象变得有点单薄，您需要了解持久性模型和存储模型。