JAVA解析各種編碼密鑰對（DER、PEM、openssh公鑰）

一、DER編碼密鑰對

先說下DER編碼，是因為JCE本身是支持DER編碼密鑰對的解析的，可以參見PKCS8EncodedKeySpec和X509EncodedKeySpec.

DER編碼是ASN.1編碼規則中的一個子集，具體格式如何編排沒有去了解，但最終呈現肯定的是一堆有規律的二進制組合而成。

PKCS#8定義了私鑰信息語法和加密私鑰語法，而X509定義證書規范，通常都會用DER和PEM進行編碼存儲，而在JAVA中則使用的

DER。

 

接下來看看如果通過DER編碼的密鑰對分別獲取JAVA的公私鑰對象。

 

1.下面一段是生成私鑰對象的，傳入參數是DER編碼的私鑰內容。

 

@Override
public PrivateKey generatePrivateKey(byte[] key) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
    KeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(key);
    KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
    return keyFactory.generatePrivate(keySpec);
}

2.下面是生成公鑰對象的，傳入參數是DER編碼公鑰內容，可以看到和生成私鑰的部分非常相似。

 

 

public PublicKey geneneratePublicKey(byte[] key) throws InvalidKeySpecException, NoSuchAlgorithmException{
    KeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(key);
    KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
    return keyFactory.generatePublic(keySpec);
}

 

 

二、PEM編碼

PEM編碼也是密鑰對較常用的編碼方式，openssl則是以PEM編碼為主，相對DER對人可讀性更強，以BASE64編碼呈現，外圍包上類似-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----。

 

JCE沒有對PEM直接支持的方式，但是可以通過第三方包例如bouncycastle解析，當然如果想要自己理解pem編碼結構，也可以自己寫代碼解析。

 

這里介紹下如何使用bouncycastle進行解析。

 

    FileInputStream fis = new FileInputStream("id_rsa");
    byte[] key = PrivateKeyUtils.readStreamToBytes(fis);
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(key);
PEMReader reader = new PEMReader(new InputStreamReader(bais), new PasswordFinder() {

    @Override
    public char[] getPassword() {
        return "".toCharArray();
    }
});
KeyPair keyPair = (KeyPair) reader.readObject();
reader.close();
PublicKey pubk = keyPair.getPublic();
System.out.println(pubk);
PrivateKey prik = keyPair.getPrivate();
System.out.println(prik);

KeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(pubk.getEncoded());
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
System.out.println(keyFactory.generatePublic(keySpec));

KeySpec keySpec2 = new PKCS8EncodedKeySpec(prik.getEncoded());
System.out.println(keyFactory.generatePrivate(keySpec2));

 

 

 

看下這個輸出結果

 

RSA Public Key
            modulus: 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
    public exponent: 10001

RSA Private CRT Key
            modulus: 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
    public exponent: 10001
   xxx

Sun RSA public key, 2048 bits
  modulus: 25367925677263221630752072905429434117596189021449325931333193529363239091429133073657699480437320802724298965580526553453499379398405915207286949216370963889754756788008021698178495726807109888833039800230667805051637457878962812581009778614579379073430749907762728841603230968432191178635884450213875555645164935313884823663096624318071901833679005494934145072511042211644746801428698070096755012497436134537077746175344235590315572214836519284172251946833712681076781034466422251569387242330311670205489884189790153154281087401570994337126054046621401176808489895271448688335849540690562754961439975230588159770903
  public exponent: 65537
Sun RSA private CRT key, 2048 bits
  modulus:          25367925677263221630752072905429434117596189021449325931333193529363239091429133073657699480437320802724298965580526553453499379398405915207286949216370963889754756788008021698178495726807109888833039800230667805051637457878962812581009778614579379073430749907762728841603230968432191178635884450213875555645164935313884823663096624318071901833679005494934145072511042211644746801428698070096755012497436134537077746175344235590315572214836519284172251946833712681076781034466422251569387242330311670205489884189790153154281087401570994337126054046621401176808489895271448688335849540690562754961439975230588159770903
  public exponent:  65537
  xxx

中間內容太多，略去了一部分，看下重點的public exponent部分，發現不同，但其實是一個是10進制輸出，一個是16進制輸出，所以在這里提個醒，這里生成過程沒有錯的。

 

 

三、openssh公鑰

很多SSH公鑰習慣使用openssh格式的，下面介紹下openssh格式的公鑰如何解析，目前好像是沒有官方庫或者第三方庫提供支持的。

openssh公鑰呈現形式如

 

ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAADAQABAAAAgQCW6qYq6m8gVOWLyTB1JGl1aLrJDOCIfErXWNUsNeUXg4UdAtSbkiA+Ta9Nx6oMR4w+OkPbxyivnzkZt1YpmDxrm1z99z81/VyVw+lue+3neRjTgfGMascG+46b7DpEKLXlfS2hwOA+4ooRIeR+LbQZVovy5SP6ZTngskiqcySYqQ== RSA-1024

以ssh-rsa打頭，描述“RSA-1024”結尾的形式，中間是Base64編碼。

 

這里過濾掉除了Base64外的其他部分，解碼Base64得到公鑰二進制內容。

這里二進制編碼格式如下：

前11字節固定

0 0 0 7  's' 's' 'h' '-' ‘r' 's' 'a' 

緊接着4個字節為一個int值，表示public exponent所占字節長度

可通過移位符及相加或者BigInteger方式實現轉換。

 

    public static int decodeUInt32(byte[] key, int start_index){
        byte[] test = Arrays.copyOfRange(key, start_index, start_index + 4);
        return new BigInteger(test).intValue();
//      int int_24 = (key[start_index++] << 24) & 0xff;
//      int int_16 = (key[start_index++] << 16) & 0xff;
//      int int_8 = (key[start_index++] << 8) & 0xff;
//      int int_0 = key[start_index++] & 0xff;
//      return int_24 + int_16 + int_8 + int_0;
    }

得到長度后，再從后一字節開始讀取該長度字節作為public exponent的值，構造相應BigInteger。

 

 

再緊接着4個字節也是一個int值，表示modulus所占字節長度，同理轉換得到長度。

再根據長度讀取字節數組得到modulus值即可。

 

相應代碼如下

 

public static RSAPublicKey decodePublicKey(byte[] key) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException{
    byte[] sshrsa = new byte[] { 0, 0, 0, 7, 's', 's', 'h', '-', 'r', 's',
    'a' };
    int start_index = sshrsa.length;
    /* Decode the public exponent */
    int len = decodeUInt32(key, start_index);
    start_index += 4;
    byte[] pe_b = new byte[len];
    for(int i= 0 ; i < len; i++){
        pe_b[i] = key[start_index++];
    }
    BigInteger pe = new BigInteger(pe_b);
    /* Decode the modulus */
    len = decodeUInt32(key, start_index);
    start_index += 4;
    byte[] md_b = new byte[len];
    for(int i = 0 ; i < len; i++){
        md_b[i] = key[start_index++];
    }
    BigInteger md = new BigInteger(md_b);
    KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
    KeySpec ks = new RSAPublicKeySpec(md, pe);
    return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(ks);
}

 

四、其他編碼

后續有機會再研究其他編碼方式如何解析，不過可能bouncycastle已經提供了許多編碼的解析，可以直接使用，具體沒看，有興趣的可以研究下。

 

下面有個網站介紹各種編碼的，還有利用openssl進行各種轉換的

http://myonlineusb.wordpress.com/2011/06/19/what-are-the-differences-between-pem-der-p7bpkcs7-pfxpkcs12-certificates/