public-key-encryption - 从 x509certificate2 对象导出 pem 格式的公钥

Question

我是这个主题的新手，我对 PEM 格式的公钥与 CER 格式的公钥之间的区别感到困惑。

我正在尝试在 C# 代码中以 PEM 格式从 x509certificate2 对象导出公钥。

据我了解，cer 格式证书与 pem 格式证书之间的区别仅在于页眉和页脚(如果我理解正确，base 64 中 .cer 格式的证书应该是 someBase64String，而 pem 格式是相同的字符串，包括开始和结束页眉和页脚)。

但我的问题是关于公钥的。让 pubKey 成为从 x509certificate2 对象以 .cer 格式导出的公钥，是此 key 的 pem 格式，将是:

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

以 base 64 编码？

谢谢:)

Answer 1

for the public key. let pubKey be a public key exported in .cer format from an x509certificate2 object

谈论“.cer 格式”仅适用于拥有完整证书的情况；这就是 X509Certificate2 将导出的所有内容。 (好吧，或者证书的集合，或者具有关联私钥的证书的集合)。

编辑(2021-08-20):

• 从 .NET 6 开始，您可以使用 cert.PublicKey.ExportSubjectPublicKeyInfo() 获取 DER 编码的 SubjectPublicKeyInfo。
• 在 .NET Core 3+/.NET 5+ 中，您可以使用 cert.GetRSAPublicKey()?.ExportSubjectPublicKeyInfo()(或您的 key 使用的任何算法)
• 在 .NET 5+ 中，您可以使用 PemEncoding.Write("PUBLIC KEY", spki)
将这些答案转换为 PEM
• 无论您的 .NET/.NET Core/.NET Framework 版本如何，您都可以使用 System.Formats.Asn1 包和 AsnWriter 来避免 BuildSimpleDerSequence 工作(发布于 2020-11-09)。

-- 原答案续--

.NET 中的任何内置内容都不会为您提供证书的 DER 编码的 SubjectPublicKeyInfo block ，这就是 PEM 编码下的“公钥”。

如果需要，您可以自己构建数据。对于 RSA，它还算不错，虽然不完全令人愉快。数据格式在 https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3280#section-4.1 中定义:

SubjectPublicKeyInfo  ::=  SEQUENCE  {
    algorithm            AlgorithmIdentifier,
    subjectPublicKey     BIT STRING  }

AlgorithmIdentifier  ::=  SEQUENCE  {
    algorithm               OBJECT IDENTIFIER,
    parameters              ANY DEFINED BY algorithm OPTIONAL  }

https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3279#section-2.3.1描述了如何对 RSA key 进行编码:

The rsaEncryption OID is intended to be used in the algorithm fieldof a value of type AlgorithmIdentifier. The parameters field MUSThave ASN.1 type NULL for this algorithm identifier.

RSA 公钥必须使用 ASN.1 类型 RSAPublicKey 进行编码:

RSAPublicKey ::= SEQUENCE {
    modulus            INTEGER,    -- n
    publicExponent     INTEGER  }  -- e

这些结构背后的语言是 ASN.1，由 ITU X.680 定义，并且它们被编码为字节的方式包含在 ITU X.690 的可分辨编码规则 (DER) 规则集中。 .

.NET 实际上给了你很多这样的东西，但你必须把它们组装起来:

private static string BuildPublicKeyPem(X509Certificate2 cert)
{
    byte[] algOid;

    switch (cert.GetKeyAlgorithm())
    {
        case "1.2.840.113549.1.1.1":
            algOid = new byte[] { 0x06, 0x09, 0x2A, 0x86, 0x48, 0x86, 0xF7, 0x0D, 0x01, 0x01, 0x01 };
            break;
        default:
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(cert), $"Need an OID lookup for {cert.GetKeyAlgorithm()}");
    }

    byte[] algParams = cert.GetKeyAlgorithmParameters();
    byte[] publicKey = WrapAsBitString(cert.GetPublicKey());

    byte[] algId = BuildSimpleDerSequence(algOid, algParams);
    byte[] spki = BuildSimpleDerSequence(algId, publicKey);

    return PemEncode(spki, "PUBLIC KEY");
}

private static string PemEncode(byte[] berData, string pemLabel)
{
    StringBuilder builder = new StringBuilder();
    builder.Append("-----BEGIN ");
    builder.Append(pemLabel);
    builder.AppendLine("-----");
    builder.AppendLine(Convert.ToBase64String(berData, Base64FormattingOptions.InsertLineBreaks));
    builder.Append("-----END ");
    builder.Append(pemLabel);
    builder.AppendLine("-----");

    return builder.ToString();
}
    
private static byte[] BuildSimpleDerSequence(params byte[][] values)
{
    int totalLength = values.Sum(v => v.Length);
    byte[] len = EncodeDerLength(totalLength);
    int offset = 1;

    byte[] seq = new byte[totalLength + len.Length + 1];
    seq[0] = 0x30;

    Buffer.BlockCopy(len, 0, seq, offset, len.Length);
    offset += len.Length;

    foreach (byte[] value in values)
    {
        Buffer.BlockCopy(value, 0, seq, offset, value.Length);
        offset += value.Length;
    }

    return seq;
}

private static byte[] WrapAsBitString(byte[] value)
{
    byte[] len = EncodeDerLength(value.Length + 1);
    byte[] bitString = new byte[value.Length + len.Length + 2];
    bitString[0] = 0x03;
    Buffer.BlockCopy(len, 0, bitString, 1, len.Length);
    bitString[len.Length + 1] = 0x00;
    Buffer.BlockCopy(value, 0, bitString, len.Length + 2, value.Length);
    return bitString;
}

private static byte[] EncodeDerLength(int length)
{
    if (length <= 0x7F)
    {
        return new byte[] { (byte)length };
    }

    if (length <= 0xFF)
    {
        return new byte[] { 0x81, (byte)length };
    }

    if (length <= 0xFFFF)
    {
        return new byte[]
        {
            0x82,
            (byte)(length >> 8),
            (byte)length,
        };
    }

    if (length <= 0xFFFFFF)
    {
        return new byte[]
        {
            0x83,
            (byte)(length >> 16),
            (byte)(length >> 8),
            (byte)length,
        };
    }

    return new byte[]
    {
        0x84,
        (byte)(length >> 24),
        (byte)(length >> 16),
        (byte)(length >> 8),
        (byte)length,
    };
}

DSA 和 ECDSA key 具有更复杂的 AlgorithmIdentifier.parameters 值，但 X509Certificate 的 GetKeyAlgorithmParameters() 恰好以正确的格式返回它们，因此您只需要记下它们的 OID(字符串)查找 key 和它们的 OID(字节[ ]) switch 语句中的编码值。

我的 SEQUENCE 和 BIT STRING 构建器肯定可以更高效(哦，看看所有那些糟糕的数组)，但这对于性能不是关键的东西来说已经足够了。

要检查您的结果，您可以将输出粘贴到 openssl rsa -pubin -text -noout，如果它打印出除错误之外的任何内容，则说明您已使用合法编码的“公钥” RSA key 的编码。