Windows下用BCrypt生成Curve25519密钥对的问题咨询

问题 #

使用以下代码生成Curve25519密钥对，导出密钥时尺寸不符合预期，代码实现存在什么问题？相关文档说明："BCRYPT_ECCPUBLIC_BLOB用于导出ECC公钥，pbOutput缓冲区会先接收BCRYPT_ECCKEY_BLOB结构，随后是密钥数据。"另外，为何Windows文档中Curve25519的密钥长度为255而非标准的256？

代码输出：

Key size 72
Struct size 8

代码：

#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include <bcrypt.h>

#ifndef NT_SUCCESS
#define NT_SUCCESS(Status) ((NTSTATUS)(Status) >= 0)
#endif

#pragma comment (lib, "bcrypt.lib")

int main()
{
    BCRYPT_KEY_HANDLE hKey = NULL;
    BCRYPT_ALG_HANDLE alg;
    ULONG cbBuffer = 0;
    PCRYPT_PROVIDERS pBuffer = NULL;
    NTSTATUS status;
    BCRYPT_ALG_HANDLE hAlgorithm;

    status = BCryptOpenAlgorithmProvider(&hAlgorithm, BCRYPT_ECDH_ALGORITHM, MS_PRIMITIVE_PROVIDER, 0);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        printf("BCryptOpenAlgorithmProvider failed with code 0x%08x\n", status);
        return status;
    }
    status = BCryptSetProperty(hAlgorithm, BCRYPT_ECC_CURVE_NAME, (PUCHAR)BCRYPT_ECC_CURVE_25519, sizeof(BCRYPT_ECC_CURVE_25519),0);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        printf("BCryptSetProperty failed with code 0x%08x\n", status);
        return status;
    }
    status = BCryptGenerateKeyPair(hAlgorithm, &hKey, 255, 0);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        printf("BCryptGenerateKeyPair failed with code 0x%08x\n", status);
        return status;
    }

    status = BCryptFinalizeKeyPair(hKey, 0);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        printf("BCryptFinalizeKeyPair failed with code 0x%08x\n", status);
        return status;
    }
    PUCHAR publicKey;
    ULONG publicKeySize;

    status = BCryptExportKey(hKey, NULL,
        BCRYPT_ECCPUBLIC_BLOB, NULL, 0, &publicKeySize, 0);
    printf("Key size %lu \n", publicKeySize);
    printf("Struct size %lu \n", sizeof(BCRYPT_ECCKEY_BLOB));
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        printf("BCryptExportKey failed with code 0x%08x\n", status);
        return status;
    }
}

问题分析与解决 #

一、导出密钥尺寸的问题 #

首先明确：你看到的72字节是BCRYPT_ECCPUBLIC_BLOB的合法总长度，并非错误。根据Windows文档定义，该BLOB由两部分组成：

1. 8字节的BCRYPT_ECCKEY_BLOB头结构（包含魔数和密钥长度字段）
2. 后续的密钥数据：对于ECC公钥，这部分是曲线的X、Y坐标，每个坐标占32字节（Curve25519的标准字段长度），因此总长度为8 + 32 + 32 = 72字节，和你的输出完全匹配。

但代码存在一个关键错误：
在BCryptGenerateKeyPair调用中，你传入的密钥长度是255位，而Curve25519要求的密钥长度是256位。该函数的第三个参数dwKeySize单位是位，必须传入曲线对应的正确位长。修改这一行：

status = BCryptGenerateKeyPair(hAlgorithm, &hKey, 256, 0);

虽然当前代码未报错，但用255位生成的密钥不符合Curve25519规范，可能导致后续密钥交换等操作出现异常。

二、Curve25519命名与Windows文档的"255位"说明 #

Windows文档中提到的"255位"是Curve25519的模数位长，而非密钥材料的位长。Curve25519的核心定义基于质数2^255 - 19，名字中的"255"即来源于这个质数的位长度（255位）。但实际使用的密钥材料是256位的（计算时会对最高位进行处理，确保落在模数范围内）。这是命名规则导致的混淆，并非Windows实现错误，标准Curve25519的密钥材料本身就是256位字节串（32字节）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Farseer