c++ - 在 .Net 中使用 OpenSSL RSA key

Question

我使用的是 openssl 0.9.6g，我已经使用 RSA_generate_key() 创建了公钥/私钥对。当我使用 PEM_write_bio_RSAPublicKey 保存 key 时，它会给我这样的 key :

-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
...
-----END RSA PUBLIC KEY-----

我在 .NET 中有另一个模块，由于其格式，在传入此 key 时会引发异常。它采用如下格式:

-----BEGIN PUBLIC KEY-----
...
-----END PUBLIC KEY-----

如何将我的 key 转换成这种格式。我正在使用 C++。

在.NET中，我使用的是openssl.net，代码如下:

string publicKey = @"-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
MIGJAoGBAKGtqUVBBqcGCRYa7Sb6JVQirOX3hggWP2k7CzEtbF/soOONK510Kefm
omXBrGn2t79ES+hAcCvGSiiVZGuEb3UPiznzbiY150SME5nRC+zU0vvdX64ni0Mu
DeUlGcxM1eWSpozO71at6mxLloEMUg0oSWHfAlS5a4LVaURrJqXfAgMBAAE=
-----END RSA PUBLIC KEY-----";

Encoding enc = Encoding.ASCII;
string text = "hello world";
byte[] msg = enc.GetBytes(text);
CryptoKey key = CryptoKey.FromPublicKey(publicKey, "");
RSA rsa = key.GetRSA();
byte[] res = rsa.PublicEncrypt(msg, RSA.Padding.PKCS1);

异常进来一行:

CryptoKey key = CryptoKey.FromPublicKey(publicKey, "");

如果我使用 key :

-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCbhcU+fhYmYLESZQAj1hKBXsNY
si0kYHNkxpP7ftxZiTFowWUVXHzQgkcYiCNnp3pt1eG6Vt0WDzyFYXqUUqugvX41
gkaIrKQw/sRiWEx49krcz7Vxr3dufL6Mg3eK7NyWDGsqwFrx/qVNqdhsHg12PGNx
IMY4UBtxin2A8pd4OwIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

它工作正常。

我正在四处寻找这个问题。我想我正在寻找的是“如何将 rsa 公钥从 pkcs#1 格式转换为 x509 格式。

Answer 1

I am using openssl 0.9.6g and I have created public/private keypair using RSA_generate_key(). It gives me keys like:

-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
...
-----END RSA PUBLIC KEY-----

I think what I am looking for is "how to convert rsa public key from pkcs#1 to x509 format.

是的，.Net 可以使用一些 ASN.1/DER 编码 key 和一些 PEM 编码 key 。不同之处在于 PKCS 编码与传统编码(OpenSSL 称之为“传统”)。传统的编码是 SubjectPublicKeyInfo，它包括 OID 和公钥。

因此，您正在寻找写入 SubjectPublicKeyInfo 而不仅仅是公钥的 ASN.1/DER 编码或 PEM 编码。

---

I have another module in .NET which throws an exception when passed in this key due to its format. It takes format like:

-----BEGIN PUBLIC KEY-----
...
-----END PUBLIC KEY-----

在这种情况下，使用 PEM_write_bio_PUBKEY 而不是 PEM_write_bio_RSAPublicKey。

PEM_write_bio_PUBKEY 写入 SubjectPublicKeyInfo；而 PEM_write_bio_RSAPublicKey 只写入公钥。

您将需要一个 EVP_PKEY，因此请使用 EVP_PKEY_set1_RSA 进行转换。

---

这是 OpenSSL 中的一个 PKCS key 。它只是公钥。您将使用 PEM_write_RSAPublicKey 来编写它:

-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----

这是 OpenSSL 中的传统 key 。它是 SubjectPublicKeyInfo，它包括算法的 OID (rsaEncryption) 和公钥。您将使用 PEM_write_bio_PUBKEY 来编写它:

-----BEGIN PUBLIC KEY-----

---

与其使用 PEM_write_RSAPublicKey 保存 key ，不如使用 i2d_RSA_PUBKEY_bio 以 ASN.1/DER 格式写出 SubjectPublicKeyInfo 结构；或者用 PEM_write_bio_PUBKEY 以 PEM 格式写出来。

下面的程序创建一个 RSA key 对，然后以所有格式写出公钥。务必也保存私钥。

(我很高兴你有 C++ 标签。unique_ptr 使这个练习变得容易得多)。

#include <memory>
using std::unique_ptr;

#include <openssl/bn.h>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/bio.h>
#include <openssl/x509.h>

#include <cassert>
#define ASSERT assert

using BN_ptr = std::unique_ptr<BIGNUM, decltype(&::BN_free)>;
using RSA_ptr = std::unique_ptr<RSA, decltype(&::RSA_free)>;
using EVP_KEY_ptr = std::unique_ptr<EVP_PKEY, decltype(&::EVP_PKEY_free)>;
using BIO_FILE_ptr = std::unique_ptr<BIO, decltype(&::BIO_free)>;

int main(int argc, char* argv[])
{
    int rc;

    RSA_ptr rsa(RSA_new(), ::RSA_free);
    BN_ptr bn(BN_new(), ::BN_free);

    BIO_FILE_ptr pem1(BIO_new_file("rsa-public-1.pem", "w"), ::BIO_free);
    BIO_FILE_ptr pem2(BIO_new_file("rsa-public-2.pem", "w"), ::BIO_free);
    BIO_FILE_ptr der1(BIO_new_file("rsa-public-1.der", "w"), ::BIO_free);
    BIO_FILE_ptr der2(BIO_new_file("rsa-public-2.der", "w"), ::BIO_free);

    rc = BN_set_word(bn.get(), RSA_F4);
    ASSERT(rc == 1);

    // Generate key
    rc = RSA_generate_key_ex(rsa.get(), 2048, bn.get(), NULL);
    ASSERT(rc == 1);

    // Convert RSA key to PKEY
    EVP_KEY_ptr pkey(EVP_PKEY_new(), ::EVP_PKEY_free);
    rc = EVP_PKEY_set1_RSA(pkey.get(), rsa.get());
    ASSERT(rc == 1);

    //////////

    // Write just the public key in ASN.1/DER
    // Load with d2i_RSAPublicKey_bio
    rc = i2d_RSAPublicKey_bio(der1.get(), rsa.get());
    ASSERT(rc == 1);

    // Write just the public key in PEM
    // Load with PEM_read_bio_RSAPublicKey
    rc = PEM_write_bio_RSAPublicKey(pem1.get(), rsa.get());
    ASSERT(rc == 1);

    // Write SubjectPublicKeyInfo with OID and public key in ASN.1/DER
    // Load with d2i_RSA_PUBKEY_bio
    rc = i2d_RSA_PUBKEY_bio(der2.get(), rsa.get());
    ASSERT(rc == 1);

    // Write SubjectPublicKeyInfo with OID and public key in PEM
    // Load with PEM_read_bio_PUBKEY
    rc = PEM_write_bio_PUBKEY(pem2.get(), pkey.get());
    ASSERT(rc == 1);

    return 0;
}

EVP_PKEY_set1_RSA 中的 set1 会增加引用计数，因此您不会在双重释放时遇到段错误。

执行程序后，您将获得预期的 PEM 和 ASN.1/DER:

$ cat rsa-public-1.pem 
-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
MIIBCgKCAQEA0cgFv6wEcqoOhPtHdVmX4YFlCwodnSqooeCxFF1XadTS4sZkVJTC
kszHmRqXiXL2NmqnuDQsq6nLd+sNoU5yJJ+W1hwo7UToCyJ/81tS4n6mXvF8oilP
8YudD5QnBdW9LhqttBIN4Gk+Cxun+HG1rSJLGP9yiPPFd7DPiFz0Gd+juyWznWnP
gapDIWEKqANKma3j6b9eopBDWB0XAgU0HQ71MSNbcsPvDd23Ftx0re/7jG53V7Bn
eBy7fQsPmxcn4c74Lz4CvhOr7VdQpeBzNeG2CtkefKWyTk7Vu4FZnAgNd/202XAr
c6GmEQqD2M2zXH/nVZg5oLznECDVQ1x/pwIDAQAB
-----END RSA PUBLIC KEY-----

$ cat rsa-public-2.pem 
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEA0cgFv6wEcqoOhPtHdVmX
4YFlCwodnSqooeCxFF1XadTS4sZkVJTCkszHmRqXiXL2NmqnuDQsq6nLd+sNoU5y
JJ+W1hwo7UToCyJ/81tS4n6mXvF8oilP8YudD5QnBdW9LhqttBIN4Gk+Cxun+HG1
rSJLGP9yiPPFd7DPiFz0Gd+juyWznWnPgapDIWEKqANKma3j6b9eopBDWB0XAgU0
HQ71MSNbcsPvDd23Ftx0re/7jG53V7BneBy7fQsPmxcn4c74Lz4CvhOr7VdQpeBz
NeG2CtkefKWyTk7Vu4FZnAgNd/202XArc6GmEQqD2M2zXH/nVZg5oLznECDVQ1x/
pwIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

$ dumpasn1 rsa-public-1.der 
  0 266: SEQUENCE {
  4 257:   INTEGER
       :     00 D1 C8 05 BF AC 04 72 AA 0E 84 FB 47 75 59 97
       :     E1 81 65 0B 0A 1D 9D 2A A8 A1 E0 B1 14 5D 57 69
       :     D4 D2 E2 C6 64 54 94 C2 92 CC C7 99 1A 97 89 72
       :     F6 36 6A A7 B8 34 2C AB A9 CB 77 EB 0D A1 4E 72
       :     24 9F 96 D6 1C 28 ED 44 E8 0B 22 7F F3 5B 52 E2
       :     7E A6 5E F1 7C A2 29 4F F1 8B 9D 0F 94 27 05 D5
       :     BD 2E 1A AD B4 12 0D E0 69 3E 0B 1B A7 F8 71 B5
       :     AD 22 4B 18 FF 72 88 F3 C5 77 B0 CF 88 5C F4 19
       :             [ Another 129 bytes skipped ]
265   3:   INTEGER 65537
       :   }

0 warnings, 0 errors.

$ dumpasn1 rsa-public-2.der 
  0 290: SEQUENCE {
  4  13:   SEQUENCE {
  6   9:     OBJECT IDENTIFIER rsaEncryption (1 2 840 113549 1 1 1)
 17   0:     NULL
       :     }
 19 271:   BIT STRING, encapsulates {
 24 266:     SEQUENCE {
 28 257:       INTEGER
       :         00 D1 C8 05 BF AC 04 72 AA 0E 84 FB 47 75 59 97
       :         E1 81 65 0B 0A 1D 9D 2A A8 A1 E0 B1 14 5D 57 69
       :         D4 D2 E2 C6 64 54 94 C2 92 CC C7 99 1A 97 89 72
       :         F6 36 6A A7 B8 34 2C AB A9 CB 77 EB 0D A1 4E 72
       :         24 9F 96 D6 1C 28 ED 44 E8 0B 22 7F F3 5B 52 E2
       :         7E A6 5E F1 7C A2 29 4F F1 8B 9D 0F 94 27 05 D5
       :         BD 2E 1A AD B4 12 0D E0 69 3E 0B 1B A7 F8 71 B5
       :         AD 22 4B 18 FF 72 88 F3 C5 77 B0 CF 88 5C F4 19
       :                 [ Another 129 bytes skipped ]
289   3:       INTEGER 65537
       :       }
       :     }
       :   }

0 warnings, 0 errors.

---

相关，见How to generate RSA private key using openssl? .它向您展示了如何以多种格式编写 RSA 公钥和私钥。