介绍几种密钥编解码方法
参考资料
Openssl 官方网站 Openssl 官方文档 《ASN.1编码规则详解（最全最经典）》 – 无名氏译
《ASN.1 Communication between Heterogeneous Systems》– Olivier Dubuisson
《ASN.1 Complete》 – J.Larmouth
《GBT 16262.1-2006 信息技术 抽象语法记法一(ASN.1) 第1部分基本记法规范》
《GBT 16262.1-2006 信息技术 抽象语法记法一(ASN.1) 第2部分信息客体规范》
《GBT 16262.1-2006 信息技术 抽象语法记法一(ASN.1) 第3部分约束规范》
《GBT 16262.1-2006 信息技术 抽象语法记法一(ASN.1) 第4部分参数化》
《GBT 16263.1-2006 信息技术 ASN.1 编码规则 第1部分：BER、DER、CER规范》
《GBT 16263.2-2006 信息技术 ASN.1 编码规则 第2部分：紧缩编码规则（PER）规范》
7.1 ASN.1 标准简介 ASN.1(Abstract Syntax Notation dot one)，抽象语法记法1，是定义抽象数据类型规格形式的标准，是用于描述数据的表示、编码、传输、解码的灵活的记法。它提供了一套正式的、无歧义和精确的规则，以描述独立于特定计算机硬件的对象结构。ASN.1 特别适合表示现代通信应用中那些复杂的、变化的以及可扩展的数据结构。
ASN.1 本身只定义了表示信息的抽象语法，并没有限定其编码方式。各种 ASN.1 编码规则提供了由 ASN.1 描述其抽象句法数据值的传送方法，常见的 ASN.1 编码方式有如下几种：
BER 编码，Basic Encoding Rules，基本编码规则；
CER 编码，Canonical Encoding Rules，规范编码规则；
DER 编码，Distinguished Encoding Rules，可分辨编码规则（或者叫唯一编码规则）；
PER 编码，Packed Encoding Rules，压缩编码规则；
XER 编码，XML Encoding Rules，XML 编码规则。
一个由 ASN.1 编码的源文件可以很方便地解码为 C 或者 C++ 这样语言的数据结构。绝大多数操作系统上的工具都支持 ASN.1，其应用非常广泛，包括并不限于视频、音频、数据流以及各种网络协议等。同时 ASN.1 也是一种用于描述结构化客体的结构和内容的语言，大量密码行业的标准都用 ASN.1 来描述其定义的数据结构。比如在 RFC3447《Public-Key Cryptography Standards (PKCS) #1: RSA Cryptography Specifications Version 2.1》标准中采用 ASN.1 描述 RSA 公钥和私钥的数据格式，如下示例 1 所示：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 RSAPublicKey ::= SEQUENCE {-1 )-1 )0 ), multi(1 ) } (CONSTRAINED BY {-- version must be multi if otherPrimeInfos present --})1. .MAX) OF OtherPrimeInfo
其中，对于公钥结构，SEQENCE 代表顺序结构，相当于 C 语言中的结构体，INTEGER 代表整数；私钥结构的第一个成员是一个名为 Version，实际上它是一个基本类型 INTEGER，并且在 Version 成员上还定义了一个自定义约束，这个约束表明如果当前 RSA 算法仅使用了两个大素数进行运算的话，版本号是 0，否则如果使用了多余两个素数，则版本号是 1。私钥的最后一个成员 OtherPromeInfos 被 OPTIONAL 修饰，表明它是可选的，OtherPrimeInfos 是一个 OtherPrimeInfo 对象的无序列表，每个 OherPrimerInfo 内部分别包含 prime、exponent 和 coefficient 成员。
ASN.1 需要学习的内容远不止如此，我会在下一节专门讲述 Openssl ASN1 模块的功能，这里我整理了一部分关于 ASN.1 的资料，放在本文的开头，感兴趣的读者可以参考。
7.2 密钥的 DER 编码和解码 Openssl 提供了密钥的编解码接口，接口定义如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 #include <openssl/evp.h> d2i_PrivateKey (int type, EVP_PKEY **a, const unsigned char **pp, long length) ;d2i_PublicKey (int type, EVP_PKEY **a, const unsigned char **pp, long length) ;int i2d_PrivateKey (const EVP_PKEY *a, unsigned char **pp) ;int i2d_PublicKey (const EVP_PKEY *a, unsigned char **pp) ;
可以看到，Openssl 中对于 der 编解码有一个约定俗成的命名规则：如果是 der 编码，函数前缀则是 i2d(internal to der)，如果是 der 解码，则函数前缀则是 d2i(der to internal)，以上四个函数均是这个规律。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <openssl/evp.h> #include <trace/trace.h> struct BIN_DATA {size_t len;unsigned char *data;int main (int argc, char *argv[]) NULL ;struct BIN_DATA pub =0 , NULL };struct BIN_DATA prv =0 , NULL };unsigned char *p = NULL ;pair = EVP_PKEY_Q_keygen(NULL , NULL , "RSA" , 1024 );if (!pair ) {"生成密钥失败\n" );return 0 ;NULL , pair , NULL );if (!ctx) {"生成非对称算法上下文失败\n" );goto end;size_t )i2d_PublicKey(pair , NULL );size_t )i2d_PrivateKey(pair , NULL );malloc (pub.len);malloc (prv.len);memset (pub.data, 0 , pub.len);memset (prv.data, 0 , prv.len);if (i2d_PublicKey(pair , &p) != (int )pub.len) {"公钥转码失败\n" );goto end;if (i2d_PrivateKey(pair , &p) != (int )prv.len) {"私钥转码失败\n" );goto end;"pubkey der" , pub.data, (int )pub.len);"prvkey der" , prv.data, (int )prv.len);"pubkey.der" , pub.data, (int )pub.len);"prvkey.der" , prv.data, (int )prv.len);if (pub.data) {free (pub.data);if (prv.data) {free (prv.data);if (ctx) {pair );return 0 ;
测试程序采用了 RSA1024 来作为测试算法，save_data 函数则是一个快速保存文件的函数，生成的密钥在转码之后分别保存在 pubkey.der 和 prvkey.der 两个文件中。保存完毕后，在测试程序的当前目录下我们会找到 pubkey.der 和 prvkey.der 这两个文件，然后我们执行示例2来对密钥读入并解码打印，如下示例 3 所示：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <openssl/evp.h> #include <trace/trace.h> struct BIN_DATA {size_t len;unsigned char *data;int main (int argc, char *argv[]) struct BIN_DATA pub =0 , NULL };struct BIN_DATA prv =0 , NULL };NULL ;NULL ;const unsigned char *p = NULL ;"pubkey.der" , NULL , (int *)&pub.len);"prvkey.der" , NULL , (int *)&prv.len);if (pub.len <= 0 || prv.len <= 0 ) {"读取密钥失败\n" );return 0 ;malloc (pub.len);malloc (prv.len);memset (pub.data, 0 , pub.len);memset (prv.data, 0 , prv.len);"pubkey.der" , pub.data, (int *)&pub.len);"prvkey.der" , prv.data, (int *)&prv.len);long )pub.len);if (!pub_key) {"解码公钥失败\n" );goto end;long )prv.len);if (!prv_key) {"解码私钥失败\n" );goto end;stdout , pub_key, 0 , NULL );stdout , prv_key, 0 , NULL );if (pub_key) {if (prv_key) {if (pub.data) {free (pub.data);if (prv.data) {free (prv.data);return 0 ;
示例 3 程序中调用了 read_data 函数，它是一个读取文件的函数，我们用它来读取在示例 2 中保存的两个密钥文件，并将密钥数据保存在内存中，利用 d2i_* 的这两个接口将编码数据转换为内部数据，然后再打印出密钥的数据，结果如下所示：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 RSA Public-Key: (1024 bit)df :40:f7:ed:80:2a:df :40:f7:ed:80:2a:fc :62:6c:
以上是本章的全部内容。