是否可以仅使用 C# 以编程方式生成 X509 证书？

Posted 2023-02-19

【中文标题】是否可以仅使用 C# 以编程方式生成 X509 证书？

【英文标题】：Is it possible to programmatically generate an X509 certificate using only C#?

【发布时间】：2011-04-15 18:36:36

【问题描述】：

我们正在尝试使用 C# 和 BouncyCastle 库以编程方式生成 X509 证书（包括私钥）。我们尝试使用来自this sample by Felix Kollmann 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));
        
    

【参考方案1】：

澄清一下，X.509 证书不包含私钥。 certificate 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。使用证书的全部意义在于或多或少地公开发送它们，而不发送必须保密的私钥。 X509Certificate2 对象可能有一个与之关联的私钥（通过其PrivateKey 属性），但这只是作为此类设计的一部分的便利。

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

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，但没有将私钥放入证书中，这没有意义。）

如果您希望您的方法同时返回证书和私钥，您可以：

返回一个 X509Certificate2 对象，您已在其中初始化了 PrivateKey 属性 构建一个 PKCS#12 存储并返回其 byte[] 内容（就像它是一个文件一样）。 Step 3 in the link you've sent (mirror) 解释了如何构建 PKCS#12 商店。

返回 X.509 证书本身的 byte[] (DER) 结构将不包含私钥。

如果您的主要关注点（根据您的测试用例）是检查证书是否由 RSA 密钥对构建，则可以改为检查其公钥的类型。

【讨论】：

+1，很好的解释。你看过 PKCS#12 规范吗？这是残酷！我认为使用 PKCS#12 几乎一切皆有可能；您不需要拥有私钥。通常，PKCS#12 用于保存私钥和相关证书，但也有其他可能性。

第 3 步提供的链接似乎已关闭。谢天谢地，archive.org 仍然有内容：web.archive.org/web/20100504192226/http://www.fkollmann.de/v2/…

@Zenox，随时编辑我的答案并替换它，这也应该给你几点。

我认为这个主题/问题很棒，因为如果您想在 WCF 中启用消息安全性并且您不想或可以在机器上部署证书，请创建“in-memory-one-时间证书”将是无需根证书即可启用安全性的好方法。这是一个使用 Windows API 创建证书的人的链接。我没有尝试，但也许它可以帮助某人实现他的目标：vtrifonov.com/2012/10/…

如何使用充气城堡签署证书，或使用充气城堡制作 CA 签名证书

【参考方案2】：

我意识到这是一篇旧帖子，但我发现了这些经过整个过程的优秀文章：

Using Bouncy Castle from .NET

【讨论】：

对于此类主题，meta 是你的朋友：meta.stackexchange.com/questions/8231/…

这是一个很好的工作示例。但是，它已经过时了。 SetSignatureAlgorithm() 等一些函数会显示弃用警告。有人可能有更新吗？