C# 文件系统的Post-Quantum加密 C#如何使用抗量子密码算法来加密文件

.net 8不支持post-quantum加密算法，需通过p/invoke调用liboqs实现kyber等nist标准算法，且必须采用混合模式（kyber封装aes密钥+aes-gcm加密文件），不可直接用kyber加密大文件。

Post-Quantum加密在C#中没有开箱即用的内置支持

截至 .NET 8，System.Security.Cryptography 里所有加密类（如 Aes、RSA、ECDSA）都不包含 NIST 标准化的后量子算法（如 CRYSTALS-Kyber、CRYSTALS-Dilithium）。这不是你配置错了，而是平台本身还没集成。

目前唯一可行路径是调用外部实现——主流选择是 liboqs（Open Quantum Safe 的 C 库），再通过 P/Invoke 封装。但要注意：liboqs 不提供 .NET 绑定，也没有官方 NuGet 包。

• 别指望 RSACryptoServiceProvider 或 AsymmetricAlgorithm.Create("Kyber512") 能跑起来——会抛 CryptographicException：“The requested cryptographic algorithm is not supported.”
• .NET 的 CngKey 和 BCrypt 后端也不支持 PQ 算法，windows Cryptography API: Next Generation（CNG）尚未更新
• 部分实验性项目（如 McEliece.NET）仅覆盖老一代 PQ 方案，不兼容 NIST 第三轮胜出算法，且无维护

用 P/Invoke 调 liboqs 做 Kyber 封装的实际门槛

你得自己编译 liboqs（含 kyber768 或 kyber1024）、导出 C 函数、写 DllImport、处理内存生命周期。不是加个 NuGet 就能用的事。

典型流程：

• 从 https://www.php.cn/link/90c2c5d590002e532c3056dc49b3fdce 拉源码，用 CMake + VS 工具链编译成 oqs.dll（Windows）或 liboqs.so（linux）
• 确认导出函数签名，例如密钥生成：OQS_KEM_kyber768_keypair，封装时必须严格匹配 IntPtr 参数和 unsafe 内存拷贝
• liboqs 所有 API 都要求调用方分配输出缓冲区，比如公钥长度由 OQS_KEM_kyber768_length_public_key 返回，不能硬编码
• 每次加密需生成新密钥对或使用 KEM 封装模式（encap_secret + ciphertext），直接拿 Kyber 当 RSA 用会出错

示例片段（非完整）：

[DllImport("oqs.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)] public static extern OQS_STATUS OQS_KEM_kyber768_encap_secret(IntPtr kem, byte* ciphertext, byte* shared_secret);

文件加密不能只靠 Kyber：混合模式才是现实解法

Kyber 是 KEM（密钥封装机制），只能安全传输一个对称密钥，不能直接加密大文件。想加密文件，必须组合使用——这也是 NIST 推荐的“Hybrid Mode”。

• 先用 Kyber768 封装一个随机生成的 AesGcm 密钥（32 字节）和 nonce
• 再用该密钥+nonce 对文件流做分块 AesGcm.Encrypt，每块加认证标签
• 最终文件格式得自定义：头部存 Kyber 密文长度 + 密文，后面接 AES 加密数据块，否则无法解密
• 别跳过 AEAD 的 tag 验证——AesGcm.Decrypt 失败时不会抛异常，而是返回 false，静默解密失败很危险

错误做法：File.WriteAllBytes(path, kyber.Encapsulate(publicKey)) —— 这只生成了几十字节密文，根本不是加密后的文件。

生产环境当前最务实的选择

现在真要上线抗量子文件加密，优先级应该是：确保密钥交换环节可升级，而不是立刻全量替换。

• 把 RSA/ECC 公钥加密逻辑抽成接口（如 IKeyEncapsulation），底层先用 RSACng，留好 KyberKem 实现插槽
• 文件加密主流程保持 AesGcm + 安全随机 IV + 认证标签，这部分无需改动
• 关注 dotnet/runtime#93522 —— 这是官方跟踪 PQ 支持的 issue，.NET 9 可能开始实验性引入 OQS 绑定
• 别自行实现 PQ 算法逻辑（哪怕抄 liboqs）——侧信道、内存清零、常数时间比较这些细节，错一点就废

真正卡住的不是代码怎么写，而是你怎么让上下游系统（备份服务、移动客户端、硬件 HSM）也同步支持 Kyber 密文格式。这个协同成本，远高于写几个 P/Invoke 函数。