.Net中RSA私钥加密及其与Java的兼容问题

在.Net中，RSA加密的一般用法如下：

byte[] RSAEncrypt(String key_xml, byte[] data)
{
RSACryptoServiceProvider rcp = new RSACryptoServiceProvider();
rcp.FromXmlString(key_xml);
return rcp2.Encrypt(data, false); // false 表示PKCS#1 v1.5 Padding
}

上述方法的参数中，key_xml是XML格式的RSA密钥，data是需要加密的数据。但是上述代码实际上只是实现了使用公钥加密。即使所提供的参数key_xml是一个私钥，由于RSA的私钥中是包含公钥的，因此在调用RSACryptoServiceProvider.Encrypt()时也只会使用公钥来进行加密。换言之，在.Net所提供的API中，不包含使用私钥进行加密的功能。
对于RSA来说，其公钥和私钥在一定程度来说其实是等价的，使用公钥加密可以使用私钥解密，使用私钥加密则可以使用公钥解密。虽然大部分的RSA应用模式是使用公钥加密私钥解密，但是在某些特殊的场景中，需要使用私钥加密公钥解密（笔者就遇到了这种需求）。在遇到这种需求时，.Net所提供的RSA实现就无法满足需求，需要自己实现RSA加密算法。
好在RSA的加密算法其实比较简单，就是大整数的幂运算和模运算，使用BigInteger类可以比较简单的实现。当然在某些版本的.Net Framework中不包含BigInteger类的实现，这就需要自己实现这个类，这就相对比较复杂了。不过幸好网上比较容易找到该类的开源实现。
下面的实例代码使用BigInteger类实现同时支持RSA公钥和私钥加密的算法，符合PKCS#1（RFC2313）的定义，并与Java的实现兼容。

byte[] RSAEncrypt(String key_xml, byte[] data)

{

RSACryptoServiceProvider rcp = new RSACryptoServiceProvider();

rcp.FromXmlString(key_xml);

RSAParameters pm = rcp.ExportParameters(!rcp.PublicOnly);

BigInteger mod = new BigInteger(pm.Modulus);
BigInteger ep = new BigInteger(pm.D != null ? pm.D : pm.Exponent);

int k_len = pm.Modulus.Length;
int pad_len = k_len - data.Length - 3;

byte[] em = new byte[k_len];
Stream stream = new MemoryStream(em);
stream.WriteByte(0x00);
stream.WriteByte(0x01); // 为了与Java兼容，BlockType设为1
for (int i = 0; i < pad_len; i++) stream.WriteByte(0xff);  // 为了与Java兼容，填充字节设为0xff

stream.WriteByte(0x00);
stream.Write(data, 0, data.Length);

BigInteger m = new BigInteger(em);
BigInteger c = m.modPow(ep, mod);

return c.getBytes();

}