Как программно создать самозаверяющий сертификат для сервиса WCF?

Question

У меня есть собственный сервер WCF, работающий в качестве службы Windows под учетной записью локальной системы. Я пытаюсь создать самоподписанный сертификат программно в C# для использования с конечной точкой net.tcp, используя безопасность уровня сообщения.

Я использую следующий код, который очень близко основан на принятом ответе в Как создать самозаверяющий сертификат с использованием C#? с небольшими изменениями, пытаясь решить мою проблему.

public static X509Certificate2 CreateSelfSignedCertificate(string subjectName, TimeSpan expirationLength)
{
    // create DN for subject and issuer
    var dn = new CX500DistinguishedName();
    dn.Encode("CN=" + subjectName, X500NameFlags.XCN_CERT_NAME_STR_NONE);

    CX509PrivateKey privateKey = new CX509PrivateKey();
    privateKey.ProviderName = "Microsoft Strong Cryptographic Provider";
    privateKey.Length = 1024;
    privateKey.KeySpec = X509KeySpec.XCN_AT_KEYEXCHANGE;
    privateKey.KeyUsage = X509PrivateKeyUsageFlags.XCN_NCRYPT_ALLOW_DECRYPT_FLAG | X509PrivateKeyUsageFlags.XCN_NCRYPT_ALLOW_KEY_AGREEMENT_FLAG;
    privateKey.MachineContext = true;
    privateKey.ExportPolicy = X509PrivateKeyExportFlags.XCN_NCRYPT_ALLOW_EXPORT_FLAG;
    privateKey.Create();

    // Use the stronger SHA512 hashing algorithm
    var hashobj = new CObjectId();
    hashobj.InitializeFromAlgorithmName(ObjectIdGroupId.XCN_CRYPT_HASH_ALG_OID_GROUP_ID,
        ObjectIdPublicKeyFlags.XCN_CRYPT_OID_INFO_PUBKEY_ANY,
        AlgorithmFlags.AlgorithmFlagsNone, "SHA1");

    // Create the self signing request
    var cert = new CX509CertificateRequestCertificate();
    cert.InitializeFromPrivateKey(X509CertificateEnrollmentContext.ContextMachine, privateKey, "");
    cert.Subject = dn;
    cert.Issuer = dn; // the issuer and the subject are the same
    cert.NotBefore = DateTime.Now.Date;
    // this cert expires immediately. Change to whatever makes sense for you
    cert.NotAfter = cert.NotBefore + expirationLength;
    //cert.X509Extensions.Add((CX509Extension)eku); // add the EKU
    cert.HashAlgorithm = hashobj; // Specify the hashing algorithm
    cert.Encode(); // encode the certificate

    // Do the final enrollment process
    var enroll = new CX509Enrollment();
    enroll.InitializeFromRequest(cert); // load the certificate
    enroll.CertificateFriendlyName = subjectName; // Optional: add a friendly name
    string csr = enroll.CreateRequest(); // Output the request in base64
    // and install it back as the response
    enroll.InstallResponse(InstallResponseRestrictionFlags.AllowUntrustedCertificate,
        csr, EncodingType.XCN_CRYPT_STRING_BASE64, ""); // no password
    // output a base64 encoded PKCS#12 so we can import it back to the .Net security classes
    var base64encoded = enroll.CreatePFX("", // no password, this is for internal consumption
        PFXExportOptions.PFXExportChainWithRoot);

    // instantiate the target class with the PKCS#12 data (and the empty password)
    return new System.Security.Cryptography.X509Certificates.X509Certificate2(
        System.Convert.FromBase64String(base64encoded), "",
        // mark the private key as exportable (this is usually what you want to do)
        // mark private key to go into the Machine store instead of the current users store
        X509KeyStorageFlags.Exportable | X509KeyStorageFlags.MachineKeySet
    );
}

И я храню это с этим кодом:

X509Store store = new X509Store(storeName, StoreLocation.LocalMachine);
store.Open(OpenFlags.ReadWrite);
store.Add(newCert);
store.Close();

Это создает сертификат и помещает его в хранилище сертификатов LocalMachine. Проблема в том, что когда я пытаюсь запустить службу WCF, я получаю следующее исключение:

Вполне вероятно, что сертификат 'CN=myCertificate' может не иметь закрытого ключа, который способен к обмену ключами, или процесс может не иметь прав доступа к закрытому ключу. Пожалуйста, смотрите внутреннее исключение для деталей. Внутреннее исключение: набор ключей не существует

Выходные данные примера FindPrivateKey ( http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa717039%28v=vs.100%29.aspx) для моего сертификата:

Private key directory:
C:\ProgramData\Microsoft\Crypto\RSA\MachineKeys
Private key file name:
f0d47c7826b8ef5148b6d412f1c40024_4a8a026f-58e4-40f7-b779-3ae9b6aae1a7

Я вижу этот файл 1.43KB в проводнике. Если я посмотрю на свойства | Безопасность, то увижу СИСТЕМУ и Администраторов с Полным контролем.

При исследовании этой ошибки я видел много ответов об отсутствии или неправильном разрешении закрытого ключа. Я не вижу, в чем проблема.

Действительно странная вещь заключается в том, что, если я использую плагин "Сертификат MMC", перейдите к сертификату и выберите "Все задачи | Управление личными ключами"... Я вижу те же настройки безопасности. После просмотра, даже если я просто выведу диалоговое окно и нажму кнопку "Отмена", сертификат теперь работает правильно в WCF. Я могу просто перезапустить сервис, и все работает отлично.

Если я создаю сертификат с помощью MakeCert, он работает просто отлично с самого начала. Я не знаю, что это делает по-другому.

Еще одна информация, которая может быть неактуальной, заключается в том, что сертификат не только помещается в "Мой магазин", куда я сказал, чтобы его положили, но также помещается в "Промежуточные центры сертификации". Я не знаю почему или если это имеет значение.

Итак... есть идеи, что я делаю не так?

ОБНОВЛЕНИЕ: Ну, это не просто проблема WCF. По сути, я получаю ту же проблему, когда пытаюсь использовать сертификат для привязки к конечной точке с http.sys с помощью HttpSetServiceConfiguration. Метод возвращает 1312 - "Указанный сеанс входа в систему не существует. Возможно, он уже завершен". Это на самом деле не настоящая ошибка. В журнале событий безопасности я увидел ошибку аудита, которая говорит следующее:

Cryptographic Parameters:
    Provider Name:  Microsoft Software Key Storage Provider
    Algorithm Name: Not Available.
    Key Name:   {A23712D0-9A7B-4377-89DB-B1B39E3DA8B5}
    Key Type:   Machine key.

Cryptographic Operation:
    Operation:  Open Key.
    Return Code:    0x80090011

0x80090011 - Объект не найден. Так что, похоже, это та же проблема. Опять же, после того, как я открою диалоговое окно Manage Private Keys для сертификата, это также отлично работает.

Я все еще ищу причину проблемы.

ОБНОВЛЕНИЕ № 2: я смог заставить это работать, используя принятый ответ ниже. Интересно, что теперь этот код помещает сертификат в хранилище компьютеров без вызова кода магазина X509. Я все еще называю кодекс, потому что я не уверен, и это ничего не ранит. Вот последний код, который я использую для создания сертификата.

    static public X509Certificate2 CreateSelfSignedCertificate(string subjectName, TimeSpan expirationLength)
    {
        // create DN for subject and issuer
        var dn = new CX500DistinguishedName();
        dn.Encode("CN=" + subjectName, X500NameFlags.XCN_CERT_NAME_STR_NONE);

        CX509PrivateKey privateKey = new CX509PrivateKey();
        privateKey.ProviderName = "Microsoft Strong Cryptographic Provider";
        privateKey.Length = 2048;
        privateKey.KeySpec = X509KeySpec.XCN_AT_KEYEXCHANGE;
        privateKey.KeyUsage = X509PrivateKeyUsageFlags.XCN_NCRYPT_ALLOW_DECRYPT_FLAG | X509PrivateKeyUsageFlags.XCN_NCRYPT_ALLOW_KEY_AGREEMENT_FLAG;
        privateKey.MachineContext = true;
        privateKey.ExportPolicy = X509PrivateKeyExportFlags.XCN_NCRYPT_ALLOW_PLAINTEXT_EXPORT_FLAG;
        privateKey.Create();

        // Use the stronger SHA512 hashing algorithm
        var hashobj = new CObjectId();
        hashobj.InitializeFromAlgorithmName(ObjectIdGroupId.XCN_CRYPT_HASH_ALG_OID_GROUP_ID,
            ObjectIdPublicKeyFlags.XCN_CRYPT_OID_INFO_PUBKEY_ANY,
            AlgorithmFlags.AlgorithmFlagsNone, "SHA512");

        // Create the self signing request
        var cert = new CX509CertificateRequestCertificate();
        cert.InitializeFromPrivateKey(X509CertificateEnrollmentContext.ContextMachine, privateKey, "");
        cert.Subject = dn;
        cert.Issuer = dn; // the issuer and the subject are the same
        cert.NotBefore = DateTime.Now.Date;
        // this cert expires immediately. Change to whatever makes sense for you
        cert.NotAfter = cert.NotBefore + expirationLength;
        cert.HashAlgorithm = hashobj; // Specify the hashing algorithm
        cert.Encode(); // encode the certificate

        // Do the final enrollment process
        var enroll = new CX509Enrollment();
        enroll.InitializeFromRequest(cert); // load the certificate
        enroll.CertificateFriendlyName = subjectName; // Optional: add a friendly name
        string csr = enroll.CreateRequest(); // Output the request in base64
        // and install it back as the response
        enroll.InstallResponse(InstallResponseRestrictionFlags.AllowUntrustedCertificate,
            csr, EncodingType.XCN_CRYPT_STRING_BASE64, ""); // no password
        // output a base64 encoded PKCS#12 so we can import it back to the .Net security classes
        var base64encoded = enroll.CreatePFX("", // no password, this is for internal consumption
            PFXExportOptions.PFXExportChainWithRoot);

        // instantiate the target class with the PKCS#12 data (and the empty password)
        return new System.Security.Cryptography.X509Certificates.X509Certificate2(
            System.Convert.FromBase64String(base64encoded), "",
            // mark the private key as exportable (this is usually what you want to do)
            // mark private key to go into the Machine store instead of the current users store
            X509KeyStorageFlags.Exportable | X509KeyStorageFlags.MachineKeySet | X509KeyStorageFlags.PersistKeySet
        );
    }

Answer 1

У меня была та же проблема с использованием эквивалентного кода в PowerShell. Похоже, что когда-то закрытый ключ просто исчезает. Я использовал Process Monitor, и вы видите, что файл ключа удаляется.

То, как я решил это было добавить X509KeyStorageFlags.PersistKeySet конструктору X509Certificate2.

Answer 2

Я не мог сделать эту работу, но я нашел альтернативное решение. (Обновление в декабре 2014 года. Теперь я заставил его работать, используя принятый ответ.)

Я смог использовать библиотеку PluralSight.Crypto для достижения того, что мне нужно. Мне пришлось немного изменить исходный код, чтобы получить закрытый ключ для хранения в хранилище LocalMachine. Внесенные мной изменения были внесены в файл CryptContext.cs. Я изменил метод CreateSelfSignedCertificate. Ниже приведен фрагмент кода, включая внесенные мной изменения. По сути, я установил член Flags структуры CryptKeyProviderInformation, чтобы установить для него значение 0x20 (CRYPT_MACHINE_KEYSET), если объект CryptContext содержит это значение в своих флагах.

        byte[] asnName = properties.Name.RawData;
        GCHandle asnNameHandle = GCHandle.Alloc(asnName, GCHandleType.Pinned);

        int flags = 0;                    // New code
        if ((this.Flags & 0x20) == 0x20)  // New code
            flags = 0x20;                 // New code

        var kpi = new Win32Native.CryptKeyProviderInformation
        {
            ContainerName = this.ContainerName,
            KeySpec = (int)KeyType.Exchange,
            ProviderType = 1, // default RSA Full provider
            Flags = flags                 // New code
        };

Затем я использую функцию в своем собственном коде так:

        using (Pluralsight.Crypto.CryptContext ctx = new Pluralsight.Crypto.CryptContext()) {

            ctx.Flags = 0x8 | 0x20;
            ctx.Open();

            X509Certificate2 cert = ctx.CreateSelfSignedCertificate(
                new Pluralsight.Crypto.SelfSignedCertProperties
                {
                    IsPrivateKeyExportable = true,
                    KeyBitLength = 4096,
                    Name = new X500DistinguishedName("CN=" + subjectName),
                    ValidFrom = DateTime.Today,
                    ValidTo = DateTime.Today + expirationLength,
                });

            return cert;
        }

Обратите внимание, что я установил флаги для объекта CryptContext равными 0x8 | 0x20 (CRYPT_NEWKEYSET | CRYPT_MACHINE_KEYSET).

Я хотел бы выяснить, что не так с моим первоначальным решением. Но мне нужно что-то, чтобы работать, и в моем тестировании это решение делает то, что мне нужно. Я надеюсь, что это поможет кому-то еще на этом пути.

Answer 3

Вы также можете использовать библиотеку CLR Security на CodePlex ( https://clrsecurity.codeplex.com/). Вот пример кода, который создает самозаверяющий сертификат и проверяет его с помощью SSLStream.

        var machineName = Environment.MachineName;
        var keyCreationParameters = new CngKeyCreationParameters();
        keyCreationParameters.KeyUsage = CngKeyUsages.AllUsages;
        keyCreationParameters.KeyCreationOptions = CngKeyCreationOptions.OverwriteExistingKey;
        keyCreationParameters.Parameters.Add(new CngProperty("Length", BitConverter.GetBytes(4096), CngPropertyOptions.None));
        var cngKey = CngKey.Create(CngAlgorithm2.Rsa, "Test", keyCreationParameters);

        var x500DistinguishedName = new X500DistinguishedName("CN=" + machineName);
        x500DistinguishedName.Oid.Value = "1.3.6.1.5.5.7.3.1";
        var certificateCreationParameters = new X509CertificateCreationParameters(x500DistinguishedName);
        certificateCreationParameters.SignatureAlgorithm = X509CertificateSignatureAlgorithm.RsaSha512;
        certificateCreationParameters.TakeOwnershipOfKey = true;
        certificateCreationParameters.CertificateCreationOptions = X509CertificateCreationOptions.None;
        certificateCreationParameters.EndTime = new DateTime(9999, 12,31, 23, 59, 59, 999, DateTimeKind.Utc);
        var certificate = cngKey.CreateSelfSignedCertificate(certificateCreationParameters);

        var certificateStore = new X509Store(StoreName.Root, StoreLocation.CurrentUser);
        certificateStore.Open(OpenFlags.ReadWrite);
        certificateStore.Add(certificate);
        certificateStore.Close();


        var tcpListener = TcpListener.Create(6666);
        tcpListener.Start();
        var client = new TcpClient("localhost", 6666);
        var acceptedClient = tcpListener.AcceptTcpClient();
        var acceptedClinetSslStream = new SslStream(
            acceptedClient.GetStream(), false);
        var serverAuthTask = acceptedClinetSslStream.AuthenticateAsServerAsync(certificate,
                            false, SslProtocols.Tls, true);

        SslStream clientSslStream = new SslStream(
            client.GetStream(),
            false,
            delegate(object o, X509Certificate x509Certificate, X509Chain chain, SslPolicyErrors errors)
                {
                    if (errors == SslPolicyErrors.None)
                        return true;

                    Console.WriteLine("Certificate error: {0}", errors);

                    // Do not allow this client to communicate with unauthenticated servers. 
                    return false;
                },
            null);
        var clientAuthTask = clientSslStream.AuthenticateAsClientAsync(machineName);

        Task.WaitAll(serverAuthTask, clientAuthTask);