JAVA解析各种编码密钥对（DER、PEM、openssh公钥）

2021-06-28 05:35:57

一、DER编码密钥对

先说下DER编码，是因为JCE本身是支持DER编码密钥对的解析的，可以参见PKCS8EncodedKeySpec和X509EncodedKeySpec.

DER编码是ASN.1编码规则中的一个子集，具体格式如何编排没有去了解，但最终呈现肯定的是一堆有规律的二进制组合而成。

PKCS#8定义了私钥信息语法和加密私钥语法，而X509定义证书规范，通常都会用DER和PEM进行编码存储，而在JAVA中则使用的

DER。

 

接下来看看如果通过DER编码的密钥对分别获取JAVA的公私钥对象。

 

1.下面一段是生成私钥对象的，传入参数是DER编码的私钥内容。

 

[java] view plaincopyprint?
 
  1. @Override  
  2. public PrivateKey generatePrivateKey(byte[] key) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {  
  3.     KeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(key);  
  4.     KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");  
  5.     return keyFactory.generatePrivate(keySpec);  
  6. }  


2.下面是生成公钥对象的，传入参数是DER编码公钥内容，可以看到和生成私钥的部分非常相似。

 

 

[java] view plaincopyprint?
 
  1. public PublicKey geneneratePublicKey(byte[] key) throws InvalidKeySpecException, NoSuchAlgorithmException{  
  2.     KeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(key);  
  3.     KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");  
  4.     return keyFactory.generatePublic(keySpec);  
  5. }  

 

 

二、PEM编码

PEM编码也是密钥对较常用的编码方式，openssl则是以PEM编码为主，相对DER对人可读性更强，以BASE64编码呈现，外围包上类似-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----。

 

JCE没有对PEM直接支持的方式，但是可以通过第三方包例如bouncycastle解析，当然如果想要自己理解pem编码结构，也可以自己写代码解析。

 

这里介绍下如何使用bouncycastle进行解析。

 

[java] view plaincopyprint?
 
  1.     FileInputStream fis = new FileInputStream("id_rsa");  
  2.     byte[] key = PrivateKeyUtils.readStreamToBytes(fis);  
  3. Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());  
  4. ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(key);  
  5. PEMReader reader = new PEMReader(new InputStreamReader(bais), new PasswordFinder() {  
  6.       
  7.     @Override  
  8.     public char[] getPassword() {  
  9.         return "".toCharArray();  
  10.     }  
  11. });  
  12. KeyPair keyPair = (KeyPair) reader.readObject();  
  13. reader.close();  
  14. PublicKey pubk = keyPair.getPublic();  
  15. System.out.println(pubk);  
  16. PrivateKey prik = keyPair.getPrivate();  
  17. System.out.println(prik);  
  18.   
  19. KeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(pubk.getEncoded());  
  20. KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");  
  21. System.out.println(keyFactory.generatePublic(keySpec));  
  22.   
  23. KeySpec keySpec2 = new PKCS8EncodedKeySpec(prik.getEncoded());  
  24. System.out.println(keyFactory.generatePrivate(keySpec2));  



 


      
 

      
 

      
看下这个输出结果

      
 

      

      

      

[plain] view 
      plaincopyprint?
      
 





      
    

  1. RSA Public Key  
    2. 
        
  2.             modulus: 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  
    3. 
        
  3.     public exponent: 10001  
    4. 
        
  4.   
    5. 
        
  5. RSA Private CRT Key  
    6. 
        
  6.             modulus: 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  
    7. 
        
  7.     public exponent: 10001  
    8. 
        
  8.    xxx  
    9. 
        
  9.   
    10. 
        
  10. Sun RSA public key, 2048 bits  
    11. 
        
  11.   modulus: 25367925677263221630752072905429434117596189021449325931333193529363239091429133073657699480437320802724298965580526553453499379398405915207286949216370963889754756788008021698178495726807109888833039800230667805051637457878962812581009778614579379073430749907762728841603230968432191178635884450213875555645164935313884823663096624318071901833679005494934145072511042211644746801428698070096755012497436134537077746175344235590315572214836519284172251946833712681076781034466422251569387242330311670205489884189790153154281087401570994337126054046621401176808489895271448688335849540690562754961439975230588159770903  
    12. 
        
  12.   public exponent: 65537  
    13. 
        
  13. Sun RSA private CRT key, 2048 bits  
    14. 
        
  14.   modulus:          25367925677263221630752072905429434117596189021449325931333193529363239091429133073657699480437320802724298965580526553453499379398405915207286949216370963889754756788008021698178495726807109888833039800230667805051637457878962812581009778614579379073430749907762728841603230968432191178635884450213875555645164935313884823663096624318071901833679005494934145072511042211644746801428698070096755012497436134537077746175344235590315572214836519284172251946833712681076781034466422251569387242330311670205489884189790153154281087401570994337126054046621401176808489895271448688335849540690562754961439975230588159770903  
    15. 
        
  15.   public exponent:  65537  
    16. 
        
  16.   xxx  
    17. 




      
中间内容太多，略去了一部分，看下重点的public 
      exponent部分，发现不同，但其实是一个是10进制输出，一个是16进制输出，所以在这里提个醒，这里生成过程没有错的。

      
 

      
 

      

三、openssh公钥

      
很多SSH公钥习惯使用openssh格式的，下面介绍下openssh格式的公钥如何解析，目前好像是没有官方库或者第三方库提供支持的。

      
openssh公钥呈现形式如

      
 

      

      

      

[plain] view 
      plaincopyprint?
      
 





      
    

  1. ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAADAQABAAAAgQCW6qYq6m8gVOWLyTB1JGl1aLrJDOCIfErXWNUsNeUXg4UdAtSbkiA+Ta9Nx6oMR4w+OkPbxyivnzkZt1YpmDxrm1z99z81/VyVw+lue+3neRjTgfGMascG+46b7DpEKLXlfS2hwOA+4ooRIeR+LbQZVovy5SP6ZTngskiqcySYqQ== RSA-1024  
    2. 
      



      


以ssh-rsa打头，描述“RSA-1024”结尾的形式，中间是Base64编码。

      
 

      
这里过滤掉除了Base64外的其他部分，解码Base64得到公钥二进制内容。

      
这里二进制编码格式如下：

      
前11字节固定

      
0 0 0 7  ‘s‘ ‘s‘ ‘h‘ ‘-‘ ‘r‘ ‘s‘ 
      ‘a‘ 


      
紧接着4个字节为一个int值，表示public exponent所占字节长度

      
可通过移位符及相加或者BigInteger方式实现转换。

      
 

      

      

      

[java] view 
      plaincopyprint?
      
 





      
    

  1.     public static int decodeUInt32(byte[] key, int start_index){  
    2. 
        
  2.         byte[] test = Arrays.copyOfRange(key, start_index, start_index + 4);  
    3. 
        
  3.         return new BigInteger(test).intValue();  
    4. 
        
  4. //      int int_24 = (key[start_index++] << 24) & 0xff;  
    5. 
        
  5. //      int int_16 = (key[start_index++] << 16) & 0xff;  
    6. 
        
  6. //      int int_8 = (key[start_index++] << 8) & 0xff;  
    7. 
        
  7. //      int int_0 = key[start_index++] & 0xff;  
    8. 
        
  8. //      return int_24 + int_16 + int_8 + int_0;  
    9. 
        
  9.     }  
    10. 




      

得到长度后，再从后一字节开始读取该长度字节作为public 
      exponent的值，构造相应BigInteger。

      
 

      
 

      
再紧接着4个字节也是一个int值，表示modulus所占字节长度，同理转换得到长度。

      
再根据长度读取字节数组得到modulus值即可。

      
 

      
相应代码如下

      
 

      

      

      

[java] view 
      plaincopyprint?
      
 





      
    

  1. public static RSAPublicKey decodePublicKey(byte[] key) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException{  
    2. 
        
  2.     byte[] sshrsa = new byte[] { 0, 0, 0, 7, ‘s‘, ‘s‘, ‘h‘, ‘-‘, ‘r‘, ‘s‘,  
    3. 
        
  3.     ‘a‘ };  
    4. 
        
  4.     int start_index = sshrsa.length;  
    5. 
        
  5.     /* Decode the public exponent */  
    6. 
        
  6.     int len = decodeUInt32(key, start_index);  
    7. 
        
  7.     start_index += 4;  
    8. 
        
  8.     byte[] pe_b = new byte[len];  
    9. 
        
  9.     for(int i= 0 ; i < len; i++){  
    10. 
        
  10.         pe_b[i] = key[start_index++];  
    11. 
        
  11.     }  
    12. 
        
  12.     BigInteger pe = new BigInteger(pe_b);  
    13. 
        
  13.     /* Decode the modulus */  
    14. 
        
  14.     len = decodeUInt32(key, start_index);  
    15. 
        
  15.     start_index += 4;  
    16. 
        
  16.     byte[] md_b = new byte[len];  
    17. 
        
  17.     for(int i = 0 ; i < len; i++){  
    18. 
        
  18.         md_b[i] = key[start_index++];  
    19. 
        
  19.     }  
    20. 
        
  20.     BigInteger md = new BigInteger(md_b);  
    21. 
        
  21.     KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");  
    22. 
        
  22.     KeySpec ks = new RSAPublicKeySpec(md, pe);  
    23. 
        
  23.     return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(ks);  
    24. 
        
  24. }  
    25. 




      



      
 

      

四、其他编码

      
后续有机会再研究其他编码方式如何解析，不过可能bouncycastle已经提供了许多编码的解析，可以直接使用，具体没看，有兴趣的可以研究下。

      
 

      
下面有个网站介绍各种编码的，还有利用openssl进行各种转换的

      

JAVA解析各种编码密钥对（DER、PEM、openssh公钥）,布布扣,bubuko.com


JAVA解析各种编码密钥对（DER、PEM、openssh公钥）
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