如何在X25519中为PrivateKey生成PublicKey？

Question

我目前正在使用基于 X25519 密钥的加密。我的问题基本上是如何PublicKey从现有的 X25519派生PrivateKey？我在以下位置找到了代码XDHKeyPairGenerator：BigInteger publicKey = ops.computePublic(privateKey.clone());但这个包是特定于平台的，因此无法访问。我找不到通过可公开访问的接口来完成此操作的方法。

Answer 1

到目前为止，我只发现了一种通过 JDK 提供的接口来完成此操作的方法（不使用任何其他库，如 Bouncy Castle 或 Google Tink）：

public class StaticSecureRandom extends SecureRandom {

    private final byte[] privateKey;

    public StaticSecureRandom(byte[] privateKey) {

        this.privateKey = privateKey.clone();

    }

    @Override

    public void nextBytes(byte[] bytes) {

        System.arraycopy(privateKey, 0, bytes, 0, privateKey.length);

    }

}

    public PublicKey generatePublicKeyFromPrivate(PrivateKey privateKey) throws GeneralSecurityException {

        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(X25519);

        keyPairGenerator.initialize(new NamedParameterSpec(X25519), new StaticSecureRandom(getScalar(privateKey)));

        return keyPairGenerator.generateKeyPair().getPublic();

    }

这不是一个非常优雅的解决方案，但它无需任何第三方库即可工作，而且我找不到任何其他方法。

Answer 2

您必须将私钥（这只是一个很大的数字）乘以25519 曲线生成点。

下面是一些Python代码来说明：

from tinyec import registry

import secrets

curve = registry.get_curve('curve25519')

def compress_point(point):

    return hex(point.x) + hex(point.y % 2)[2:]

privKey = secrets.randbelow(curve.field.n)

pubKey = privKey * curve.g //the key step for you...

print("private key:", hex(privKey))

print("public key:", compress_point(pubKey))

如果您让我了解 Java 库，我将尽力提供进一步帮助。

Answer 3

BouncyCastle有Ed25519KeyPairGenerator、X25519KeyPairGenerator、PrivateKeyInfoFactory和SubjectPublicKeyInfoFactory可以帮助制作密钥。这是 C# 中的示例。将 ECKeyPairGenerator 替换为 X25519KeyPairGenerator。此示例使用标准密钥和 NIST 曲线，因为我无法让 Curve25519 使用 X25519 生成的密钥，因为当前实现不支持 oid。

public static async Task Bouncy()

    {

        var originalSecret = "X25519 example";

        var message = Encoding.UTF8.GetBytes(originalSecret);

        // Generate signing keys

        var gen = new Ed25519KeyPairGenerator();

        gen.Init(new Ed25519KeyGenerationParameters(new SecureRandom()));

        var kp = gen.GenerateKeyPair();

        // Sign data with private key

        var signer = new Ed25519Signer();

        signer.Init(true, kp.Private);

        signer.BlockUpdate(message, 0, message.Length);

        var sig = signer.GenerateSignature();

        // Verify signature with public key

        var verifier = new Ed25519Signer();

        verifier.Init(false, kp.Public);

        verifier.BlockUpdate(message, 0, message.Length);

        var sigresult = verifier.VerifySignature(sig);

        // Generate encryption keys

        var genX = new ECKeyPairGenerator();

        genX.Init(new KeyGenerationParameters(new SecureRandom(), 521));

        var p1 = genX.GenerateKeyPair();

        var p1_private = ECPrivateKeyStructure.GetInstance(PrivateKeyInfoFactory.CreatePrivateKeyInfo(p1.Private));

        var p1_x25519_priv = new X25519PrivateKeyParameters(p1_private.GetDerEncoded(), 0);

        var p2 = genX.GenerateKeyPair();

        var p2_public = SubjectPublicKeyInfoFactory.CreateSubjectPublicKeyInfo(p2.Public);

        var p2_x25519_pub = new X25519PublicKeyParameters(p2_public.GetDerEncoded(), 0);

        // Generate secret from keys

        var secret = new byte[32];

        p1_x25519_priv.GenerateSecret(p2_x25519_pub, secret, 0);

        // Setup ECIES (Elliptical Curve Integrated Encryption Scheme)

        var gcm = new GcmBlockCipher(new AesEngine());

        var ies = new IesEngine(new ECDHBasicAgreement(), new Kdf2BytesGenerator(new Sha512Digest()),

            new HMac(new Sha512Digest()), new PaddedBufferedBlockCipher(gcm.GetUnderlyingCipher()));

        // 256bit MAC, 256 key

        var p = new IesWithCipherParameters(secret, new byte[1], 256, 256);

        // Encrypt secret

        ies.Init(true, p1.Private, p2.Public, p);

        var encrypted = ies.ProcessBlock(message, 0, message.Length);

        // Decrypt secret

        ies.Init(false, p2.Private, p1.Public, p);

        var decrypted = ies.ProcessBlock(encrypted, 0, encrypted.Length);

        var decrypted_string = Encoding.UTF8.GetString(decrypted);

    }