是否可以仅使用 C# 以编程方式生成 X509 证书？

Question

我们尝试使用 C# 和 BouncyCastle 库以编程方式生成 X509 证书（包括私钥）。我们尝试使用 Felix Kollmann 的示例中的一些代码 但证书的私钥部分返回 null。代码和单元测试如下：

using System;
using System.Collections;
using Org.BouncyCastle.Asn1;
using Org.BouncyCastle.Asn1.X509;
using Org.BouncyCastle.Crypto;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Generators;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Prng;
using Org.BouncyCastle.Math;
using Org.BouncyCastle.Security;
using Org.BouncyCastle.X509;

namespace MyApp
{
    public class CertificateGenerator
    {
        /// <summary>
        /// 
        /// </summary>
        /// <remarks>Based on <see cref="http://www.fkollmann.de/v2/post/Creating-certificates-using-BouncyCastle.aspx"/></remarks>
        /// <param name="subjectName"></param>
        /// <returns></returns>
        public static byte[] GenerateCertificate(string subjectName)
        {
            var kpgen = new RsaKeyPairGenerator();

            kpgen.Init(new KeyGenerationParameters(new SecureRandom(new CryptoApiRandomGenerator()), 1024));

            var kp = kpgen.GenerateKeyPair();

            var gen = new X509V3CertificateGenerator();

            var certName = new X509Name("CN=" + subjectName);
            var serialNo = BigInteger.ProbablePrime(120, new Random());

            gen.SetSerialNumber(serialNo);
            gen.SetSubjectDN(certName);
            gen.SetIssuerDN(certName);
            gen.SetNotAfter(DateTime.Now.AddYears(100));
            gen.SetNotBefore(DateTime.Now.Subtract(new TimeSpan(7, 0, 0, 0)));
            gen.SetSignatureAlgorithm("MD5WithRSA");
            gen.SetPublicKey(kp.Public);

            gen.AddExtension(
                X509Extensions.AuthorityKeyIdentifier.Id,
                false,
                new AuthorityKeyIdentifier(
                    SubjectPublicKeyInfoFactory.CreateSubjectPublicKeyInfo(kp.Public),
                    new GeneralNames(new GeneralName(certName)),
                    serialNo));

            gen.AddExtension(
                X509Extensions.ExtendedKeyUsage.Id,
                false,
                new ExtendedKeyUsage(new ArrayList() { new DerObjectIdentifier("1.3.6.1.5.5.7.3.1") }));

            var newCert = gen.Generate(kp.Private);
            return DotNetUtilities.ToX509Certificate(newCert).Export(System.Security.Cryptography.X509Certificates.X509ContentType.Pkcs12, "password");
        }
    }
}

单元测试：

using System.Security.Cryptography;
using System.Security.Cryptography.X509Certificates;
using Microsoft.VisualStudio.TestTools.UnitTesting;

namespace MyApp
{
    [TestClass]
    public class CertificateGeneratorTests
    {
        [TestMethod]
        public void GenerateCertificate_Test_ValidCertificate()
        {
            // Arrange
            string subjectName = "test";

            // Act
            byte[] actual = CertificateGenerator.GenerateCertificate(subjectName);

            // Assert
            var cert = new X509Certificate2(actual, "password");
            Assert.AreEqual("CN=" + subjectName, cert.Subject);
            Assert.IsInstanceOfType(cert.PrivateKey, typeof(RSACryptoServiceProvider));
        }
    }
}

Answer 1

需要澄清的是，X.509 证书不包含私钥。证书一词有时被误用来表示证书和私钥的组合，但它们是两个不同的实体。使用证书的全部目的是或多或少公开地发送它们，而不发送必须保密的私钥。 X509Certificate2 对象可能有一个与其关联的私钥（通过其 PrivateKey 属性），但这只是此类设计的一部分，以方便使用。

在您的第一个 BouncyCastle 代码示例中， newCert 实际上只是证书和 DotNetUtilities.ToX509Certificate(newCert) 仅从证书构建。

考虑到 PKCS#12 格式需要存在私钥，我很惊讶以下部分甚至可以工作（考虑到您在不可能知道私钥的证书上调用它）：

.Export(System.Security.Cryptography.X509Certificates.X509ContentType.Pkcs12,
    "password");

(gen.Generate(kp.Private) 使用私钥对证书进行签名，但不会将私钥放入证书中，这是没有意义的。）

如果您希望您的方法同时返回证书和私钥你可以要么：

• 返回一个 X509Certificate2 对象，您已在其中初始化了 PrivateKey 属性
• 构建 PKCS#12 存储并返回其 byte[] 内容 (就像它是一个文件一样）。 您发送的链接中的第 3 步 (<一个href="http://web.archive.org/web/20100504192226/http://www.fkollmann.de/v2/post/Creating-certificates-using-BouncyCastle.aspx" rel="noreferrer">镜像) 解释了如何构建 PKCS#12 存储。

返回 X.509 证书本身的 byte[] (DER) 结构将不包含私钥。

如果您主要关心的问题（根据您的测试用例）是检查证书是否是从 RSA 密钥对构建的，则您可以检查其公钥的类型。

Answer 2

我意识到这是一篇旧帖子，但我发现这些优秀的文章经历了这个过程：

使用 .NET 中的 Bouncy Castle