C#使用ECC椭圆曲线算法实现加密与解密&签名与验签，有完整代码

        在C#、Java、Android中都使用BouncyCastle，以此实现多种环境之间的互通，比如在Java中生成的公私钥，在C#或Android中使用……

        为了在几种环境中得到一致结果，实现时做了一些退化。比如公钥、私钥转为字符串时，直接读取了公私钥的参数，而不是转为PKCS8（java中默认）；还比如，C#中找不到ECIES，所以java与C#中都使用SM2实现加解密，等等。

        网上难以搜索到相关实现，所以贴上完整代码。有些地方还不确定是否符号标准，比如公私钥转为字符串时，直接使用其中D、Q值，不确定这种实现在未来版本中是否会变得不适用。如果哪位安全专家看到这篇文章，希望能够批评指正。在Java、C#中测试，两边可以互通。相反，如果在Java中使用Key的getEncoded得到的公私钥，在C#中不能使用；反之亦然，在C#中转为PKCS8，在Java中不能用。

        以下是几个主要函数的说明：

1. genKeyPair产生公私钥对，密钥长度是256位，据说强度与RSA 3072相当；
2. sign使用私钥签名，verify使用公钥验签；
3. encrypt使用公钥加密，decrypt使用私钥解密；
4. privateKey2Str将私钥转为base64字符串，publicKey2Str将公钥转为base64字符串，对应有str2PublicKey、str2PrivateKey进行逆向转变，此功能用在与js的交互中。

        以上列举的这些功能在至简网格中用到，至简网格是为中小企业信息化准备的，它是一套分布式、服务化、端云结合的开发框架。它可以多实例跨机房、跨城市部署，也可以部署到一部旧手机中。提供的服务都是开源、免费的，以此为中小企业节省成本。其中用到多种技术，对这些技术点的摸索，都记录在CSDN至简网格专栏中，便于自己查找，也希望能帮到需要的人。

using Org.BouncyCastle.Asn1;
using Org.BouncyCastle.Asn1.X9;
using Org.BouncyCastle.Crypto;
using Org.BouncyCastle.Crypto.EC;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Engines;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Generators;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters;
using Org.BouncyCastle.Math;
using Org.BouncyCastle.Math.EC;
using Org.BouncyCastle.Security;
using System;

namespace MeshClient.util {
public class Ecc {
	private const string SIGN_ALGORITHM = "SHA256withECDSA"; //"SM3withSM2";
	private static readonly SecureRandom random = new SecureRandom();
	private static readonly ECDomainParameters domainParameters;
	private readonly ECPrivateKeyParameters privateKey;
	private readonly ECPublicKeyParameters publicKey;

	static Ecc() {
		DerObjectIdentifier oid = X9ObjectIdentifiers.Prime256v1;
		X9ECParameters ecps = CustomNamedCurves.GetByOid(oid);
		domainParameters = new ECDomainParameters(ecps.Curve, ecps.G, ecps.N, ecps.H, ecps.GetSeed());
	}

	private Ecc(ECPrivateKeyParameters privateKey, ECPublicKeyParameters publicKey) {
		this.privateKey = privateKey;
		this.publicKey = publicKey;
	}

	public static Ecc instance(AsymmetricCipherKeyPair keyPair) {
		return new Ecc((ECPrivateKeyParameters)keyPair.Private, (ECPublicKeyParameters)keyPair.Public);
	}

	public static Ecc instance() {
		AsymmetricCipherKeyPair keyPair = genKeyPair();
		return new Ecc((ECPrivateKeyParameters)keyPair.Private, (ECPublicKeyParameters)keyPair.Public);
	}

	//产生EC公私钥对
	public static AsymmetricCipherKeyPair genKeyPair() {
		ECKeyGenerationParameters ecKeyGenerationParameters = new ECKeyGenerationParameters(domainParameters, random);
		ECKeyPairGenerator gen = new ECKeyPairGenerator();

		gen.Init(ecKeyGenerationParameters);
		return gen.GenerateKeyPair();
	}

	/// 

	/// 签名
	/// 
	/// 待签名内容
	/// EC私钥
	/// 
	public static byte[] sign(byte[] content, ECPrivateKeyParameters privateKey) {
		ISigner signer = SignerUtilities.GetSigner(SIGN_ALGORITHM);

		signer.Init(true, new ParametersWithRandom(privateKey, random));
		signer.BlockUpdate(content, 0, content.Length);

		return signer.GenerateSignature();
	}

	/// 

	/// 验签
	/// 
	/// 待验签内容
	/// 待比较的签名结果
	/// EC公钥
	/// 
	public static bool verify(byte[] content, byte[] signature, ECPublicKeyParameters publicKey) {
		ISigner signer = SignerUtilities.GetSigner(SIGN_ALGORITHM);

		signer.Init(false, publicKey);
		signer.BlockUpdate(content, 0, content.Length);

		return signer.VerifySignature(signature);
	}

	//使用SM2（国密2）算法解密数据
	public static byte[] decrypt(byte[] cipherText, ECPrivateKeyParameters privateKey) {
		SM2Engine sm2Engine = new SM2Engine();
		sm2Engine.Init(false, privateKey);
		return sm2Engine.ProcessBlock(cipherText, 0, cipherText.Length);
	}

	//使用SM2（国密2）算法加密数据
	public static byte[] encrypt(byte[] plainText, ECPublicKeyParameters publicKey) {
		SM2Engine sm2Engine = new SM2Engine();
		sm2Engine.Init(true, new ParametersWithRandom(publicKey, random));
		return sm2Engine.ProcessBlock(plainText, 0, plainText.Length);
	}

	/**
	 * convert a privateKey to string
	 * @param privateKey 私钥
	 * @return 私钥字符串，以base64编码
	 */
	public static string privateKey2Str(ECPrivateKeyParameters privateKey) {
		return Convert.ToBase64String(privateKey2Bytes(privateKey));
	}

	public static byte[] privateKey2Bytes(ECPrivateKeyParameters privateKey) {
		return privateKey.D.ToByteArray();
	}

	/**
	 * convert the privateKey to string
	 * @return 私钥字符串，以base64编码
	 */
	public string privateKey2Str() {
		return privateKey2Str(this.privateKey);
	}

	/**
	 * 将私钥从字符串转为私钥对象
	 * @param content 私钥字符串，标准base64格式
	 * @return 私钥
	 */
	public static ECPrivateKeyParameters str2PrivateKey(string privateKey) {
		byte[] publicKeyBytes = Convert.FromBase64String(privateKey);
		return bytes2PrivateKey(publicKeyBytes);
	}

	public static ECPrivateKeyParameters bytes2PrivateKey(byte[] privateKey) {
		BigInteger D = new BigInteger(1, privateKey);
		return new ECPrivateKeyParameters(D, domainParameters);
	}

	/**
	 * convert a publicKey to string
	 * @param publicKey 公钥
	 * @return 公钥字符串，以base64格式返回
	 */
	public static string publicKey2Str(ECPublicKeyParameters publicKey) {
		BigInteger x = publicKey.Q.AffineXCoord.ToBigInteger();
		BigInteger y = publicKey.Q.AffineYCoord.ToBigInteger();
		byte[] bX = x.ToByteArray();
		byte[] bY = y.ToByteArray();
		int xLen = bX.Length;
		byte[] key = new byte[1 + xLen + bY.Length];
		key[0] = (byte)xLen; //EC256的情况为32
		Array.Copy(bX, 0, key, 1, xLen);
		Array.Copy(bY, 0, key, 1 + xLen, bY.Length);

		return Convert.ToBase64String(key);
	}

	public string publicKey2Str() {
		return publicKey2Str(this.publicKey);
	}

	/**
	 * 将公钥从字符串转为私钥对象
	 * @param content 公钥字符串，标准base64格式
	 * @return 公钥
	 */
	public static ECPublicKeyParameters str2PublicKey(string publicKey) {
		byte[] key = Convert.FromBase64String(publicKey);
		return bytes2PublicKey(key);
	}

	public static ECPublicKeyParameters bytes2PublicKey(byte[] key) {
		int xLen = (key[0]) & 0xff;
		if (xLen >= key.Length) {
			throw new ArgumentException("Invalid key data");
		}
		byte[] x = new byte[xLen];
		Array.Copy(key, 1, x, 0, xLen);
		byte[] y = new byte[key.Length - 1 - xLen];
		Array.Copy(key, 1 + xLen, y, 0, y.Length);
		ECPoint Q = domainParameters.Curve.ValidatePoint(new BigInteger(1, x), new BigInteger(1, y));
		return new ECPublicKeyParameters(Q, domainParameters);
	}
}
}