从.snk文件导出密钥

先声明该文的实用性不强， 要产生一对密钥可以有更简单的方法。该文简单解释了.snk文件的格式，并给出了从中提取密钥的C#代码。

.snk文件（Strong Name Key）也可以叫签名文件，它一般用来给DotNet程序集进行强命名。它的好处是非常容易产生，也非常容易管理。我们可以在Visual Studio的项目设置中新建一个签名文件，也可以用sn.exe -k key.snk命令行来产生一个。

.snk可以只包含一个公钥，也可以同时包含公钥和私钥。其中私钥可以用来对程序集进行签名，而公钥则可以用来验证一个签名。由于该密钥实际上就是一个1024位的RSA密钥，我们也可以用.snk文件来进行RSA应用。比如进行非对称加密，进行Xml数字签名和验证等等。

目前就我知道的，snk格式没有正式公开。不过包含公钥和私钥的.snk实际上就是一个PRIVATEKEYBLOB结构。该结构的定义见：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa387401(v=vs.85).aspx

该结构由一个BLOBHEADER头结构，一个RSAPUBKEY结构，以及一些RSA钥匙数据组成。其中BLOBHEADER.bType为PRIVATEKEYBLOB(0x7)，指明该文件包含了私钥；而BLOBHEADER.aiKeyAlg固定为CALG_RSA_SIGN，指明该钥匙用来签名；RSAPUBKEY.bitlen指定了RSA密钥的长度，该长度将影响那一些钥匙数据的长度，这里我们把它固定为1024位。

下列C#代码示例如何将带私钥的签名文件读入到的结构中，并导出一个RSA钥匙：

[StructLayout( LayoutKind.Sequential, Pack=1)]

struct BLOBHEADER

{

    public byte bType;      //PRIVATEKEYBLOB = 0x7

    public byte bVersion;   //Digital Signature Standard=3; CUR_BLOB_VERSION=2

    public short reserved;  //

    public uint aiKeyAlg;   //CALG_RSA_KEYX=0xa400; CALG_RSA_SIGN=0x2400

} 

[StructLayout( LayoutKind.Sequential, Pack=1)]

struct RSAPUBKEY 

{

    public int magic;       //0x32415352 ("RSA2") for public/private key; ("RSA1") for public key only

    public int bitlen;      //Number of bits in the modulus. A multiple of eight.

    public int pubexp;      //The public exponent

}

[StructLayout( LayoutKind.Sequential, Pack=1)]

struct PRIVATEKEYBLOB 

{

    public BLOBHEADER blobheader;

    public RSAPUBKEY rsapubkey;

    [MarshalAs( UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=128)]

    public byte[] modulus;          //[rsapubkey.bitlen/8];  as Modulus

    [MarshalAs( UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=64)]

    public byte[] prime1;           //[rsapubkey.bitlen/16]; as P

    [MarshalAs( UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=64)]

    public byte[] prime2;           //[rsapubkey.bitlen/16]; as Q

    [MarshalAs( UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=64)]

    public byte[] exponent1;        //[rsapubkey.bitlen/16]; as D mod (P - 1)".

    [MarshalAs( UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=64)]

    public byte[] exponent2;        //[rsapubkey.bitlen/16]; as D mod (Q - 1)".

    [MarshalAs( UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=64)]

    public byte[] coefficient;      //[rsapubkey.bitlen/16]; as InverseQ

    [MarshalAs( UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=128)]

    public byte[] privateExponent;  //[rsapubkey.bitlen/8];  as D

    public RSAParameters GetRSAKey()

    {

        RSAParameters key = new RSAParameters()

        {

            Modulus = this.modulus,

            P = this.prime1,

            Q = this.prime2,

            DP = this.exponent1,

            DQ = this.exponent2,

            InverseQ = this.coefficient,

            D = this.privateExponent,

            Exponent = BitConverter.GetBytes(this.rsapubkey.pubexp),

        };

        Array[] arrays = {key.Modulus, key.P, key.Q, key.DP, key.DQ, key.InverseQ, key.D, key.Exponent};

        foreach(Array a in arrays)

        {

            Array.Reverse(a);

        }

        return key;

    }

    public static RSAParameters LoadFromSNK(string filename)

    {

        byte[] raw = File.ReadAllBytes(filename);

        if (raw.Length != Marshal.SizeOf(typeof(PRIVATEKEYBLOB)))

        {

            throw new InvalidOperationException("not a valid snk file with public/private key");

        }

        GCHandle gc = GCHandle.Alloc(raw, GCHandleType.Pinned);

        PRIVATEKEYBLOB b = (PRIVATEKEYBLOB)Marshal.PtrToStructure(gc.AddrOfPinnedObject(), typeof(PRIVATEKEYBLOB));

        gc.Free();

        return b.GetRSAKey();

    }

}

只包含公钥的.snk文件可以通过sn.exe -p key.snk public.snk来产生。这种只包含公钥的.snk文件格式则是PUBLICKEYBLOB的基础上，加上一些额外包装。PUBLICKEYBLOB结构的定义见：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa387459(v=vs.85).aspx

额外包装为4个字节的签名算法；4个字节的散列算法；以及4个字节的钥匙长度。这额外的12字节，加上PUBLICKEYBLOB的148字节，总好是（只包含公钥的）.snk的总长度，160字节。

下列为代码表示：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]

struct PUBLICKEYBLOB

{

    //.Net wrapper

    public int signatureAlg;             //CALG_RSA_SIGN=0x2400

    public int hashAlg;                  //CALG_SHA1=0x8004

    public int blobLength;               //148

    public BLOBHEADER blobheader;

    public RSAPUBKEY rsapubkey;

    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 128)]

    public byte[] modulus;               //[rsapubkey.bitlen/8];  as Modulus

    public RSAParameters GetRSAKey()

    {

        RSAParameters key = new RSAParameters()

        {

            Modulus = this.modulus,

            Exponent = BitConverter.GetBytes(this.rsapubkey.pubexp),

        };

        Array[] arrays = { key.Modulus, key.Exponent };

        foreach (Array a in arrays)

        {

            Array.Reverse(a);

        }

        return key;

    }

}

导出公钥还有其他的办法。一个办法是将.snk导入到当前系统的钥匙容器中，既sn.exe -i key.snk mykeycontainer。然后再用RSACrytoServiceProvider.ExportParameters来导出公钥：

CspParameters cp = new CspParameters(1);

cp.KeyContainerName = "mykeycontainer";

cp.KeyNumber = (int)KeyNumber.Signature;

RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(cp);

RSAParameters publicKey = rsa.ExportParameters(false);

不过这种方法对私钥无效。虽然sn.exe可以将钥匙导入到容器的KeyNumber.Signature上，但该钥匙被标志为不可导出。也就是说调用rsa.ExportParameters(true)将抛出异常。