C#/.NET 中的根证书固定

Question

我想在我的 C# 应用程序中实现 certificate/public 键固定。我已经看到很多直接固定服务器证书的解决方案，例如在 this question。但是，为了更加灵活，我只想固定根证书。服务器在设置中获得的证书由中间 CA 签名，中间 CA 本身由根签名。

到目前为止，我实现的是一个从 PKCS#12 (.pfx) 文件加载自己的证书、私钥、中间证书和根证书的服务器。我使用以下命令创建了文件：

openssl pkcs12 -export -inkey privkey.pem -in server_cert.pem -certfile chain.pem -out outfile.pfx

chain.pem 文件包含根证书和中间证书。

服务器加载此证书并希望针对客户端验证自身：

// certPath is the path to the .pfx file created before
var cert = new X509Certificate2(certPath, certPass)
var clientSocket = Socket.Accept();
var sslStream = new SslStream(
    new NetworkStream(clientSocket),
    false
);

try {
    sslStream.AuthenticateAsServer(cert, false, SslProtocols.Tls12, false);
} catch(Exception) {
     // Error during authentication
}

现在，客户端想要验证服务器：

public void Connect() {
    var con = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
    con.Connect(new IPEndPoint(this.address, this.port));
    var sslStream = new SslStream(
        new NetworkStream(con),
        false,
        new RemoteCertificateValidationCallback(ValidateServerCertificate),
        null
    );
    sslStream.AuthenticateAsClient("serverCN");
}

public static bool ValidateServerCertificate(
    object sender,
    X509Certificate certificate,
    X509Chain chain,
    SslPolicyErrors sslPolicyErrors
)
{
    // ??
}

现在的问题是服务器只向客户端发送自己的证书。 chain 参数也不包含更多信息。这在某种程度上是合理的，因为 X509Certificate2 cert（在服务器代码中）仅包含服务器证书，不包含有关中间证书或根证书的信息。但是，客户端无法验证整个链，因为（至少）缺少中间证书。

到目前为止，我没有发现任何让 .NET 发送整个证书链的可能性，但我不想自己固定服务器证书或中间证书，因为这会破坏根证书固定的灵活性。

因此，有谁知道可以让 SslStream 发送整个链进行身份验证或使用其他方法实现功能？还是我必须以不同方式打包证书？

谢谢！

编辑：我做了一些其他测试来检测问题。正如评论中所建议的，我创建了一个包含所有证书的 X509Store 。之后，我使用服务器的证书和商店构建了 X509Chain。在服务器本身上，新链正确包含所有证书，但不在 ValidateServerCertificate 函数中..

Answer 1

SslStream 永远不会发送整个链（自颁发的证书除外）。惯例是发送除 root 之外的所有内容，因为另一方要么已经拥有并信任 root，要么没有（thus/or 不信任 root），无论哪种方式都是对带宽的浪费.

但是SslStream只能在理解中间体的情况下发送中间体。

var cert = new X509Certificate2(certPath, certPass);

这只会提取最终实体证书（带有私钥的证书），它会丢弃 PFX 中的任何其他证书。如果你想加载你需要使用的所有证书 X509Certificate2Collection.Import。但是......那也没有真正帮助你。 SslStream 只接受终端实体证书，它希望系统能够为它构建一个功能链。

为了构建一个功能链，您的中间证书和根证书需要属于以下任何一个：

通过 X509Chain.ChainPolicy.ExtraStore 作为手动输入提供
- 由于所讨论的链是由 SslStream 构建的，因此您不能在此处执行此操作。
CurrentUser\My X509Store
*LocalMachine\My X509Store
CurrentUser\CA X509Store
**LocalMachine\CA X509Store
CurrentUser\Root X509Store
**LocalMachine\Root X509Store
*LocalMachine\ThirdPartyRoot X509Store
在证书的授权访问标识符扩展中标识的 http（非 s）位置。

Linux 上的 .NET Core 上不存在标有 * 的商店。标有 ** 的商店在 Linux 上确实存在，但不能由 .NET 应用程序修改。

这还不够相当，因为（至少对于 Linux 上的 SslStream 以及 .NET Core 上的 macOS 而言）它仍然只发送中间体，如果它构建它信任的一条链。所以服务器需要真正信任根证书才能发送中间件。（或者客户端需要信任客户端证书的根）

在另一边，同样的规则适用。不同的是在回调中你可以选择重建链来添加额外的证书。

private static bool IsExpectedRootPin(X509Chain chain)
{
    X509Certificate2 lastCert = chain.ChainElements[chain.ChainElements.Count - 1].Certificate;
    return lastCert.RawBytes.SequenceEquals(s_pinnedRootBytes);
}

private static bool ValidateServerCertificate(
    object sender,
    X509Certificate certificate,
    X509Chain chain,
    SslPolicyErrors sslPolicyErrors
)
{
    if ((sslPolicyErrors & ~SslPolicyErrors.RemoteCertificateChainErrors) != 0)
    {
        // No cert, or name mismatch (or any future errors)
        return false;
    }

    if (IsExpectedRootPin(chain))
    {
        return true;
    }

    chain.ChainPolicy.ExtraStore.Add(s_intermediateCert);
    chain.ChainPolicy.ExtraStore.Add(s_pinnedRoot);
    chain.ChainPolicy.VerificationFlags |= X509VerificationFlags.AllowUnknownCertificateAuthority;

    if (chain.Build(chain.ChainElements[0].Certificate))
    {
        return IsExpectedRootPin(chain);
    }

    return false;
}

当然，这种方式的问题是你还需要了解并提供远程端的中间件。真正的解决方案是中间体应该在 HTTP 分发端点上可用，并且颁发的证书应该带有授权信息访问扩展，以便能够动态定位它们。

C#/.NET 中的根证书固定

Root Certificate Pinning in C#/.NET

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