Microsoft CryptoAPI 進階應用 (二)：公開金鑰操作、雜湊與數位簽章

公開/私密金鑰對管理

每個金鑰容器通常包含兩對金鑰：

• 金鑰交換對 (AT_KEYEXCHANGE)：用於加密 Session Key (RSA)。
• 簽章對 (AT_SIGNATURE)：用於數位簽章 (RSA/DSS)。

取得/建立金鑰對：

HCRYPTKEY hKey;
if (!CryptGetUserKey(hProv, AT_SIGNATURE, &hKey)) {
    if (GetLastError() == NTE_NO_KEY) {
        CryptGenKey(hProv, AT_SIGNATURE, 0, &hKey);  // 建立新簽章金鑰對
    }
}

金鑰匯出與匯入 (Blob 格式)

• PUBLICKEYBLOB：僅公開金鑰，可安全分發。
• PRIVATEKEYBLOB：含私鑰，極度敏感，需加密儲存。
• SIMPLEBLOB：Session Key 經公開金鑰加密後的封裝。

// 匯出公開金鑰
DWORD dwLen;
CryptExportKey(hKey, NULL, PUBLICKEYBLOB, 0, NULL, &dwLen);
PBYTE pbBlob = new BYTE[dwLen];
CryptExportKey(hKey, NULL, PUBLICKEYBLOB, 0, pbBlob, &dwLen);
// 寫入檔案或傳輸...

// 匯入公開金鑰
CryptImportKey(hProv, pbBlob, dwLen, 0, 0, &hPubKey);

雜湊 (Hash) 操作

雜湊產生固定長度摘要，驗證資料完整性。流程：

1. CryptCreateHash 建立雜湊物件 (指定演算法如 CALG_MD5/SHA1)。
2. CryptHashData 累加資料 (可多次呼叫處理大檔案)。
3. CryptGetHashParam(HP_HASHVAL) 取得雜湊值位元組陣列。
4. CryptDestroyHash 釋放。

數位簽章完整流程

簽署端 (私鑰)

1. 對訊息計算雜湊值 (MD5/SHA1)。
2. CryptSignHash(hHash, AT_SIGNATURE, NULL, 0, pbSignature, &dwSigLen) 以私鑰加密雜湊值產生簽章。
3. 傳送原始訊息 + 簽章。

驗證端 (公鑰)

1. 對收到的訊息計算雜湊值 (同演算法)。
2. 取得簽署者公開金鑰 (從憑證或金鑰 Blob)。
3. CryptVerifySignature(hHash, pbSignature, dwSigLen, hPubKey, NULL, 0) 驗證。
4. 成功返回 TRUE，失敗 GetLastError()==NTE_BAD_SIGNATURE 表示訊息被竄改。

圖解簽章驗證原理

實務建議

• 生產環境勿硬編碼金鑰容器名稱，應使用使用者專屬容器或憑證存儲區。
• 雜湊演算法建議 SHA-256 以上 (CALG_SHA_256)，MD5/SHA1 已不建議用於安全簽章。
• 私鑰保護：啟用 CSP 強制密碼保護 (CRYPT_USER_PROTECTED)、考慮硬體金鑰 (智慧卡/HSM)。
• 錯誤處理：每個 API 呼叫檢查回傳值，GetLastError() 取得詳細錯誤碼。