JAVA解析各种编码密钥对(DER、PEM、openssh公钥)

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。

 

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  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。

 

 

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  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。

 

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  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

 

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  1. RSA Public Key  
  2.             modulus: 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  
  3.     public exponent: 10001  
  4.   
  5. RSA Private CRT Key  
  6.             modulus: c8f3e2d2e7fffe049127a115cab648fa9f55a7712d40868dccbddef9ebf030480a31f060e6c1ace2c53660e467cd173870367223dccea00ef2bdf6795757eb34fe1e8cfb63a0d333eefc9739029512df68108dd4b8054a12bdb206abd2ee7a727faa79604680c1337473ecd3d9a1a10b6cbc3af7862a74619ea7fe3a5bb2b89dded41dc5e4e4d5fcad169b85a599487929de1788e1e9a8d4efae4fda811d1e4d975b50d0d61b5887402ca975ec5e1d3ff193522b84746fe35ab00d073fed466786d9303f19c642c02cb1ad3a1ec6f0b7234e492e79500ee0bb1c1f07c23ae70af9b75aa35a6c75573d302cbf8f034341932dc371689b9f952388328c5277c117  
  7.     public exponent: 10001  
  8.    xxx  
  9.   
  10. Sun RSA public key, 2048 bits  
  11.   modulus: 25367925677263221630752072905429434117596189021449325931333193529363239091429133073657699480437320802724298965580526553453499379398405915207286949216370963889754756788008021698178495726807109888833039800230667805051637457878962812581009778614579379073430749907762728841603230968432191178635884450213875555645164935313884823663096624318071901833679005494934145072511042211644746801428698070096755012497436134537077746175344235590315572214836519284172251946833712681076781034466422251569387242330311670205489884189790153154281087401570994337126054046621401176808489895271448688335849540690562754961439975230588159770903  
  12.   public exponent: 65537  
  13. Sun RSA private CRT key, 2048 bits  
  14.   modulus:          25367925677263221630752072905429434117596189021449325931333193529363239091429133073657699480437320802724298965580526553453499379398405915207286949216370963889754756788008021698178495726807109888833039800230667805051637457878962812581009778614579379073430749907762728841603230968432191178635884450213875555645164935313884823663096624318071901833679005494934145072511042211644746801428698070096755012497436134537077746175344235590315572214836519284172251946833712681076781034466422251569387242330311670205489884189790153154281087401570994337126054046621401176808489895271448688335849540690562754961439975230588159770903  
  15.   public exponent:  65537  
  16.   xxx  

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



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


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 plain copy print ?
 
  1. public static RSAPublicKey decodePublicKey(byte[] key) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException{  
  2.     byte[] sshrsa = new byte[] { 0007's''s''h''-''r''s',  
  3.     'a' };  
  4.     int start_index = sshrsa.length;  
  5.     /* Decode the public exponent */  
  6.     int len = decodeUInt32(key, start_index);  
  7.     start_index += 4;  
  8.     byte[] pe_b = new byte[len];  
  9.     for(int i= 0 ; i < len; i++){  
  10.         pe_b[i] = key[start_index++];  
  11.     }  
  12.     BigInteger pe = new BigInteger(pe_b);  
  13.     /* Decode the modulus */  
  14.     len = decodeUInt32(key, start_index);  
  15.     start_index += 4;  
  16.     byte[] md_b = new byte[len];  
  17.     for(int i = 0 ; i < len; i++){  
  18.         md_b[i] = key[start_index++];  
  19.     }  
  20.     BigInteger md = new BigInteger(md_b);  
  21.     KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");  
  22.     KeySpec ks = new RSAPublicKeySpec(md, pe);  
  23.     return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(ks);  
  24. }  



 

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

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