解决用SHA256算法做私钥签名时，遇到“指定的算法无效”的问题

在上一篇随笔“记一次三方接口开发的数据加密方案”中，使用SHA256对数据进行签名时，我提到了一个异常，System.Security.Cryptography.CryptographicException "Invalid algorithm specified."，中文为“指定的算法无效”。自己用openssl命令生成的证书没有这个问题，但是网站上导出的免费证书不行，对此不想过多纠结。但是，后来使用从CFCA申请的证书，居然也不行，所以不得不对这个问题做了更深入的探究。顺便以此为切入点，学习下使用openssl命令操作证书。

一、产生原因

针对证书私钥采用SHA256算法对数据进行签名时，报“指定的算法无效”这一异常，我查询了不少资料，才找到问题原因，在百度上几乎什么有用的信息也搜不出来，在google上翻阅了多篇文章，才弄清楚问题的根本。

实际原因是RSACryptoServiceProvider依赖底层CryptoAPI来完成其工作，只有CrytoAPI支持SHA256算法的Windows版本才会启用此功能，这意味着它取决于我们用来执行加密操作的CSP（加密服务提供程序）。因为Microsoft CSP是在Rsaenh.dll上实现的，所以当我们使用SHA256对数据做签名时，函数CryptCreateHash将在后台被CALG_SHA_256的ALG_ID调用。此加密API本身不执行加密操作。它将从应用程序获得的参数重定向到所需的CSP，并且CSP代表它执行操作。所以我们得到的错误实际上来自于CSP。

因此，为了检查我们是否可以使用SHA256，我们必须确保：

您的证书必须在支持SHA256的情况下生成。
用于生成证书的CSP必须支持SHA256。

二、解决方案

针对第1种情况，生成证书时我们会指定SHA256签名算法，所以只要生成了证书就不会有问题。

我们的问题主要是出于第2种情况，生成证书指定的CSP要支持SHA256，而windows上默认导出生成的pfx文件，却没有显式指定CSP。

我用openssl命令生成pfx时，指定了-CSP "Microsoft Enhanced RSA and AES Cryptographic Provider"，所以为什么网站上申请的证书导出的pfx不支持SHA256，根本差异就在这里。

可以通过注册表查看系统支持的CSP，位置在HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Microsoft\Cryptography\Defaults\Provider，如图

所以最终，我们的思路就是拿到证书后，用openssl命令来重新生成pfx证书，在命令中指定CSP。

在线申请证书及导出后，我们拥有test.cer和test.pfx两个证书文件。

然后使用以下三个命令导出新的pfx证书文件。

 //step1,pfx转pem

 openssl pkcs12 -in test.pfx -nodes -out test.pem

 //step2,pem转key

 openssl rsa -in test.pem -out test.key

 //step3,合成新的pfx

 openssl pkcs12 -export -in test.cer -inkey test.key -CSP "Microsoft Enhanced RSA and AES Cryptographic Provider" -out test2.pfx

最终重新生成的test2.pfx，就可以使用SHA256算法做私钥签名了。

openssl命令详解：

step1，pfx是包含公钥和私钥的二进制格式证书文件，有口令保护，所以执行命令时，会要求输入密码，导出的pem为base64编码格式的证书文件，同样包括公钥和私钥；
step2，pem导出key，key为base64编码的私钥证书文件，rsa为密钥的加密算法，如果是dsa，就写dsa；
step3，将base64编码格式的cer和key文件，就是公钥和私钥文件，合成二进制格式pfx文件，指定CSP。这里的cer文件要求必须是base64编码格式的，否则会报错提示“unable to load certificates”，也就是说你的cer文件是二进制格式的。当然，这里输入的公钥采用base64编码格式的pem公钥文件也是可以的。

三、基础知识

为了更好的理解学习操作证书的openssl命令，需要了解证书格式的一些基本知识。

CA中心普遍采用的规范是X.509系列和PKCS（Public Key Cryptography Standards）系列（证书格式系列标准含义很丰富，具体标准可自行查询），主要用的证书格式标准：

x509，公钥证书
pcks#12，描述个人信息交换语法标准，包含公钥和私钥，有口令保护

编码方式：

DER（二进制）编码
BASE64（ASCII）编码

证书文件格式：

csr，用于向CA申请签名的请求文件格式
cer或crt，公钥证书，编码方式不定，多用于Windows
key，公钥或私钥，编码方式不定
pem，公或私或公私钥，BASE64编码格式，多用于Linux
pfx，包括公私钥，DER编码二进制格式，多用于Windows

openssl常用命令知识：

cer公钥证书为x509标准格式，pfx私钥证书为PKCS#12标准格式
公钥是由私钥生成的，openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem
查看base64编码格式公钥证书，openssl x509 -in test.cer -noout -text
Linux下多用pem格式，cer转pem，openssl x509 -in test.cer -out test.pem
查看pfx私钥证书，应先转为pem格式，即由PKCS#12格式DER二进制编码转换为BASE64编码后查看，openssl pkcs12 -in test.pfx -nodes -out test.pem
查看pem证书，openssl rsa -in test.pem -text
-noout 参数即无文件输出，-nodes 参数即无算法加密

参考（查到这篇文章直接解决了本文的问题）：https://hintdesk.com/2011/07/29/c-how-to-fix-invalid-algorithm-specified-when-signing-with-sha256/

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