Windows CryptoAPI：带有 CALG_SHA_256 的 CryptSignHash 和来自我的密钥库的私钥

Question

我正在尝试使用 CryptoAPI 在 Windows（从 XP SP3 开始，但当前使用 Windows 7 进行测试）上生成数字签名，该签名将与以下 openssl 命令兼容：

openssl dgst -sha256 -sign <parameters> (for signing)
openssl dgst -sha256 -verify <parameters> (for validation)

我想使用 Windows“MY”密钥库中的私钥进行签名。

我设法使用以下 CryptoAPI 函数（为了简洁而省略参数）使用 SHA1 摘要算法对文件进行签名：

CertOpenStore
CertFindCertificateInStore
CryptAcquireCertificatePrivateKey
CryptCreateHash (with CALG_SHA1)
CryptHashData
CryptSignHash

生成的签名与“openssl dgst -sha1 -verify”兼容（一旦反转字节顺序）。

我的问题是：当我尝试将 CALG_SHA_256 与 CryptCreateHash 一起使用时，它失败并出现错误 80090008 (NTE_BAD_ALGID)。通过谷歌搜索周围，我发现我需要使用特定的提供程序（PROV_RSA_AES）而不是默认的提供程序。由于我将拥有提供程序句柄，因此我还需要将 CryptAcquireCertificatePrivateKey 替换为 CryptGetUserKey。所以我修改了我的程序，如下所示：

CryptAcquireContext (with PROV_RSA_AES)
CertOpenStore
CertFindCertificateInStore
CryptGetUserKey
CryptCreateHash (with CALG_SHA256)
CryptHashData
CryptSignHash

不幸的是，这没有按预期工作：CryptGetUserKey 失败，错误为 8009000D (NTE_NO_KEY)。如果我删除 CryptGetUserKey 调用，程序将运行直到 CryptSignHash，该操作失败并出现错误 80090016 (NTE_BAD_KEYSET)。我知道密钥集确实存在并且工作正常，因为我能够使用它来签署 SHA1 摘要。

我尝试使用从 CertFindCertificateInStore 获得的证书上下文中的信息再次获取上下文：我能做的最好的事情就是成功调用 CryptGetUserKey，但 CryptSignHash 总是会因相同的错误而失败。

我尝试使用的私钥长度为 2048 位，但我不认为它会成为问题，因为它适用于 SHA1 摘要。我很茫然，所以非常欢迎任何建议！

Answer 1

80090008 是因为 Base 提供程序不支持 SHA256、SHA384 和 SHA512，您必须使用 CryptAcquireContext(hProv, NULL, MS_ENH_RSA_AES_PROV, PROV_RSA_AES, 0);

Answer 2

之前的大部分答案都包含了真实答案的一部分。执行此操作的方法是通过调用获取使用密钥容器和“Microsoft 增强型 RSA 和 AES 加密提供程序”的 HCRYPTPROV

CryptAcquireContext(&hCryptProv, <keyContainerName>, MS_ENH_RSA_AES_PROV, PROV_RSA_AES, CRYPT_SILENT)

生成的 hCryptProv 可用于对使用所有受支持的 SHA2 创建的哈希值进行签名：256、384、512。

如果密钥是通过证书获取的，则可以使用带有参数 CERT_KEY_PROV_INFO_PROP_ID 的 CertGetCertificateContextProperty() 来获取密钥容器名称，如果该密钥已经有 HCRPYPTPROV（例如，使用 CryptAcquireCertificatePrivateKey 获取），则可以通过带有参数 PP_CONTAINER 的 CryptGetProvParam() 来获取密钥容器名称。

即使私钥不可导出，此技术也有效。

Answer 3

问题很可能是 Windows 上的证书“知道”其私钥存储在哪个提供商中。当您导入证书时，它会将密钥放入特定的提供程序类型（可能是 PROV_RSA_FULL），当您稍后尝试通过证书访问密钥时，它可能最终会处于相同的提供程序类型中。

您可能需要打开证书的关联上下文（查看 CertGetCertificateContextProperty 与 CERT_KEY_PROV_HANDLE_PROP_ID 选项）。
使用该句柄，您可以尝试从原始提供者上下文中导出密钥，然后重新导入到新的 PROV_RSA_AES 中（假设密钥是可导出的）。

Answer 4

找到证书后，尝试使用 CERT_KEY_PROV_INFO_PROP_ID 调用 CertGetCertificateContextProperty 来获取提供程序和包含密钥的容器的名称。
尝试使用这些名称调用 CryptAcquireContext，但指定 PROV_RSA_AES 作为提供程序类型。

您还可以尝试将提供程序名称替换为“Microsoft 增强型 RSA 和 AES 加密提供程序”，但这肯定行不通，除非该提供程序是其他 Microsoft 提供程序之一。

Answer 5

在找到这篇文章之前，我最近遇到了类似的问题。虽然这篇文章有助于理解问题，但它没有给出解决方案。最后在Google的帮助下，我解决了这个问题。虽然这个问题是 5 年前提出的，但我在这里写下我的解决方案，以防它对其他人有所帮助。

首先，让我描述一下我的问题：我们在我们的设备上移植了 OpenSSL 0.9.8 作为 SSL 服务器，同时我们还提供了一个在 Microsoft Windows 上运行的程序作为 SSL 客户端，该程序也使用 OpenSSL 库。此客户端/服务器模型支持客户端证书身份验证。客户端调用OpenSSL中实现RSA_method的Microsoft Crypto-API来支持证书身份验证。到目前为止，在我们将 OpenSSL 库从 0.9.8 升级到 1.0.2 以支持 TLSv1.2 之前一切顺利。选择 TLSv1.2 后，客户端证书身份验证始终失败。经过调试，发现问题出在客户端程序的RSA_sign方法上。此方法对哈希结果进行签名以获得将在 SSL 客户端验证消息中使用的数字签名。签名操作是使用 CertFindCertificatePrivateKey/CryptCreateHash/CryptSetHashParam/CryptSignHash API 计算的，如本问题所述。错误发生在 CryptCreateHash 调用中，其中请求的哈希方法是 SHA-384，但 CertFindCertificatePrivateKey 检索到的 hCryptoProv 对应于 CSP（Microsoft 增强型加密提供程序 v1.0）不支持 SHA-2 哈希方法。

这是一个真正乏味的描述。如果您仍在继续阅读，我想您也遇到过类似的问题。让我向您介绍我的解决方案。

我的第一反应是调整 SSL 协商参数，将哈希算法降级为 SHA-1，但失败了。看来 SHA-2 哈希对于 TLSv1.2 是强制性的。我也尝试过通过证书私钥加密来实现签名操作，也失败了。 Crypto-API没有提供证书私钥加密的接口（我不确定这一点，但我没有找到它。）经过两天无果的尝试，我找到了这个网页： http://www.componentspace.com/Forums/Topic1578.aspx。这真的就像隧道尽头的光明。该证书与不支持 SHA-2 的 CSP 绑定，如果我们可以将其转换为支持 SHA-2 的 CSP，一切都会好起来的。如果链接损坏，我将转换方法粘贴在这里：

openssl pkcs12 -export -in idp.pem -out new-idp.pfx -CSP "Microsoft Enhanced RSA and AES Cryptographic Provider"

我刚刚按照网页所述重建了 .pfx 证书文件；重新导入证书。那么问题就解决了。

希望这有帮助。 :-)