c# - ECDiffieHellmanCng实现与机制

Question

我一直在阅读不同的密码算法，并且遇到了“Diffie Hellman Cryptography Next Generation”一书。我对这个算法进行了大量搜索，发现它是一种非对称密码系统，在某些方面可以与 RSA 相媲美。我查看了 .Net 的 System.Security.Cryptography，发现它也提供 Diffie-Hellman 密码术。所以我没有去 MSDN在那里我找到了一个关于如何在 C# 中使用它的很好的例子，但是这个例子让我想到了一些问题。让我先复制部分代码:(我没有发布完整代码，因为我的问题主要是关于这部分)

public static byte[] alicePublicKey;

public static void Main(string[] args)
{
    using (ECDiffieHellmanCng alice = new ECDiffieHellmanCng())
    {

        alice.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Hash;
        alice.HashAlgorithm = CngAlgorithm.Sha256;
        alicePublicKey = alice.PublicKey.ToByteArray();
        Bob bob = new Bob();
        CngKey k = CngKey.Import(bob.bobPublicKey, CngKeyBlobFormat.EccPublicBlob);
        byte[] aliceKey = alice.DeriveKeyMaterial(CngKey.Import(bob.bobPublicKey, CngKeyBlobFormat.EccPublicBlob));
        byte[] encryptedMessage = null;
        byte[] iv = null;
        Send(aliceKey, "Secret message", out encryptedMessage, out iv);
        bob.Receive(encryptedMessage, iv);
    }

}

private static void Send(byte[] key, string secretMessage, out byte[] encryptedMessage, out byte[] iv)
{
    using (Aes aes = new AesCryptoServiceProvider())
    {
        aes.Key = key;
        iv = aes.IV;

        // Encrypt the message
        using (MemoryStream ciphertext = new MemoryStream())
        using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ciphertext, aes.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
        {
            byte[] plaintextMessage = Encoding.UTF8.GetBytes(secretMessage);
            cs.Write(plaintextMessage, 0, plaintextMessage.Length);
            cs.Close();
            encryptedMessage = ciphertext.ToArray();
        }
    }
}

}

当我看这个时，我发现是 AES 在做所有事情，ECDiffieHellman 只负责为 AES 算法提供 key 。同时它本身也是基于SHA256哈希系统。

所以我的问题是，这个“ECDiffieHellmanCng”在这种情况下到底在做什么？我看到的是一个混合密码系统，一个用于 key 交换，另一个用于加密，这与我在互联网上读到的关于这个 Diffie Hellman 算法的内容有冲突，大多数来源将它列在非对称加密系统下，但这个例子是不显示相同的东西。我这样说是因为当我查看 AliceKey 时，我看到它是基于可能使用 SHA256 生成的公钥生成的，它本身不加密/解密任何内容。

Answer 1

你偶然发现的实际上是微软开发的名为“Cryptography Next Generation”的“密码开发平台”。从密码学的角度来看，那里没有任何革命性或“下一代”，只是一个实现或包装已知密码算法的新库。

Diffie-Hellman是最古老和最受尊敬的人之一asymmetric cryptographic我们可用的算法。它允许双方以这样一种方式交换私钥，即他们通信的被动窃听者无法推断出交换的 key 。因此，Diffie-Hellman 是许多密码协议(protocol)的重要组成部分。虽然它不是加密算法。在双方推导出私钥后，他们仍然必须使用对称算法来加密他们接下来的通信。

但这并不是 Diffie-Hellman 独有的，每个非对称算法都与许多对称算法一起使用，以构建一个有效且安全的协议(protocol)。例如，RSA 只允许您使用 2048 位 key 一次加密 256 个字节。出于安全目的，您永远不应使用原始 RSA 来加密数据。我在 this answer 中描述了一种使用 RSA 安全加密任意数据的组合。 .

Elliptic Curve Diffie-Hellman 是经典 Diffie-Hellman 的变体，它使用其他数学结构 - elliptic curve - 作为基础以及 Diffie-Hellman 背后的相同基本思想。它最近获得了一些关注，因为它在达到相同安全级别的同时比经典变体快得多。