使用C#实现AES-RSA加解密对接FastSpring遇错求助

问题背景 #

项目向FastSpring发送加密载荷的流程如下：

• 生成2048位RSA公私证书对，将公证书上传至FastSpring；
• 使用OpenSSL生成密钥对的命令：
  openssl genrsa -out privatekey.pem 2048
openssl req -new -key privatekey.pem -x509 -days 3650 -out publiccert.pem
• 随机生成16字节AES密钥，用该密钥加密载荷，再用私钥加密AES密钥，将加密后的载荷和AES密钥发送给FastSpring；
• FastSpring用已上传的公证书解密AES密钥，再解密载荷。

我的AES密钥加密代码（C#） #

string privateKeyText = File.ReadAllText(PathToPrivateKey);    
using RSA privateRsa = RSA.Create();    
privateRsa.ImportFromPem(privateKeyText.ToCharArray());
 
byte[] bytesToEncrypt = Encoding.UTF8.GetBytes(textToEncrypt); //AES Key
byte[] encryptedAesKey = rsa.Encrypt(bytesToEncrypt, RSAEncryptionPadding.OaepSHA256);

本地测试解密代码及错误 #

测试代码：

using var publicX509 = new X509Certificate2(PathToCertificate); 
RSA publicRsa = publicX509.GetRSAPublicKey();
byte[] decryptedBytes = rsa.Decrypt(encryptedAesKey, RSAEncryptionPadding.OaepSHA256); 
string decryptedAesKey = Encoding.UTF8.GetString(decryptedBytes);

错误信息：

WindowsCryptographicException: Key does not exist. 
   at System.Security.Cryptography.RSACng.EncryptOrDecrypt(SafeNCryptKeyHandle key, ReadOnlySpan`1 input, AsymmetricPaddingMode paddingMode, Void* paddingInfo, Boolean encrypt)
   at System.Security.Cryptography.RSACng.EncryptOrDecrypt(Byte[] data, RSAEncryptionPadding padding, Boolean encrypt)
   at System.Security.Cryptography.RSACng.Decrypt(Byte[] data, RSAEncryptionPadding padding)
   at UserQuery.DecryptData(Byte[] dataToDecrypt, RSA rsa), line 37
   at UserQuery.Main(), line 20

疑问 #

常规RSA是公钥加密、私钥解密，但FastSpring文档显示私钥加密后用公钥解密可行，请问该方式是否有效？若有效，错误原因是什么？

FastSpring支持团队提供的实现代码（C#） #

public static string CreateSecureLoad(string clearText, ref byte[] generatedAesKey)
{
    RijndaelManaged cryptoAlgo = new RijndaelManaged
    {
        Padding = PaddingMode.PKCS7,
        Mode = CipherMode.ECB,
        KeySize = 128,
        BlockSize = 128
    };

    generatedAesKey = cryptoAlgo.Key;
    var clearTextArrary = Encoding.UTF8.GetBytes(clearText);
    var encryptor = cryptoAlgo.CreateEncryptor();

    using (MemoryStream msEncryprt = new MemoryStream())
    {
        using (CryptoStream csEncrypt = new CryptoStream(msEncryprt, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
        {
            csEncrypt.Write(clearTextArrary);
            csEncrypt.FlushFinalBlock();
            var cipher = msEncryprt.ToArray();
            return Convert.ToBase64String(cipher);
        }
    }

    return "";
}

public static string CreateSecureKey(byte[] aesKey, string privateKeyPEM)
{
    var encryptEngine = new Pkcs1Encoding(new RsaEngine());

    using (var textReader = new StreamReader(privateKeyPEM))
    {
        var pemReader = new PemReader(textReader);
        var keyPair = (AsymmetricCipherKeyPair)pemReader.ReadObject();
        encryptEngine.Init(true, keyPair.Private);
    }

    var encrypted = Convert.ToBase64String(encryptEngine.ProcessBlock(aesKey, 0, aesKey.Length));

    return encrypted;
}

public static string CreateSecureKeyFromPEM(byte[] aesKey, string privateKeyPEM)
{
    var encryptEngine = new Pkcs1Encoding(new RsaEngine());

    using (TextReader textReader = new StringReader(privateKeyPEM))
    {
        var pemReader = new PemReader(textReader);
        var keyPair = (AsymmetricCipherKeyPair)pemReader.ReadObject();
        encryptEngine.Init(true, keyPair.Private);
    }

    var encrypted = Convert.ToBase64String(encryptEngine.ProcessBlock(aesKey, 0, aesKey.Length));

    return encrypted;
}

解答 #

1. 私钥加密、公钥解密的有效性 #

这种方式是有效的，本质是利用RSA非对称性实现身份验证：只有持有私钥的一方能生成加密内容，持有公钥的一方可以验证并解密，确认内容来自私钥持有者，符合FastSpring的安全校验需求。

2. 错误原因分析 #

你的代码存在两个核心问题：

• API使用逻辑错误：.NET内置的RSA.Encrypt方法仅用于公钥加密，即便传入私钥实例，该方法依然会按公钥加密逻辑执行，生成的密文无法用公钥解密；而RSA.Decrypt仅用于私钥解密，用公钥实例调用会直接抛出密钥不存在的错误。
• 填充方式不匹配：FastSpring提供的代码使用PKCS#1 v1.5填充（通过Pkcs1Encoding实现），而你使用的是OAEP-SHA256填充，两者不兼容，这是FastSpring无法解密的直接原因。

3. 修复方案 #

• 直接采用FastSpring提供的代码：该代码依赖BouncyCastle库，使用其API实现私钥加密、公钥解密的逻辑，且填充方式与FastSpring端完全匹配。
• 若不想引入第三方库，可通过RSA签名逻辑模拟：用私钥对AES密钥生成签名（本质是带PKCS#1填充的加密），用公钥验证签名并确认内容有效性，但.NET没有直接提取原始内容的API，如需还原AES密钥仍建议使用BouncyCastle。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Joseph Johnson