SSL 数字证书的标准、编码以及文件扩展名

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你是否经常像我一样对于 SSL 数字证书的各种编码格式和扩展名诸如 .pem、.der、.crt、.cer、.csr、.p12、X.509 等表示很困惑，这篇文章将告诉你答案。

我们知道，在 HTTPS（HTTP over SSL）请求的 SSL 握手阶段，服务端以数字证书的方式将 RSA 公钥传给客户端，以保证公钥在传输过程中不被篡改，而公钥将用于加密后续数据传输对称加密的密钥（以后再细讲这一过程）。

SSL 数字证书的主要目的是用于传递服务端公钥，我们下面来了解一下证书的标准、编码格式以及常见的文件扩展名。

证书标准

• X.509 数字证书标准，定义证书文件的结构和内容，详情参考 RFC5280。SSL 数字证书通常采用这种标准，一般由用户公共密钥和用户标识符组成，此外还包括版本号、证书序列号、CA 标识符、签名算法标识、签发者名称、证书有效期等信息。一个 X.509 标准的 SSL 数字证书包含（但不限于）以下的字段：

字段	说明
Suject Name	证书持有者的相关信息（国家/地区、组织、单位、CN）
Issuer Name	证书颁发者的相关信息（国家/地区、组织、单位、CN）
Common Name	Subject Name 和 Issuer Name 信息里都包含一个常用名称字段（Common Name, CN），对于 CA 证书而言，该字段表示 CA 机构的名称，对于用户证书而言，通常是相应的域名。
Serial Number	CA 机构给该证书的唯一序列号
Not Valid Before	证书生效日期
Not Valid After	证书失效日期
Public Key	服务端公开的密钥（RSA 公钥）
Signature Algorithm	签名所使用的算法（SHA-1，SHA-256 等）
Signature	CA 机构给该证书的签名，用于验证证书是否被篡改

下图就是我个人博客 kangzubin.cn 域名下的数字证书，可通过 Chrome 浏览器查看其详细内容。

证书的编码格式

X.509 标准的证书文件具有不同的编码格式，一般包括 PEM 和 DER 两种。

• PEM: Privacy Enhanced Mail 的缩写，以文本的方式进行存储。它的文件结构以 -----BEGIN XXX-----，并以 -----END XXX----- 结尾，中间 Body 内容为 Base64 编码过的数据。

例如，以 PEM 格式存储的证书结构大概如下：

1 2 3 4 5

-----BEGIN CERTIFICATE----- Base64编码过的证书数据 -----END CERTIFICATE-----

通过如下 OpenSSL 命令可以查看其证书内容：

1	openssl x509 -in xxx.pem -text -noout

它也可以用来编码存储公钥（RSA PUBLIC KEY）、私钥（RSA PRIVATE KEY）、证书签名请求（CERTIFICATE REQUEST）等数据。

一般 Apache 和 Nginx 服务器应用偏向于使用 PEM 这种编码格式。

• DER: Distinguished Encoding Rules 的缩写，以二进制方式进行存储，文件结构无法直接预览，同样可以通过如下 OpenSSL 命令查看其证书内容：

1	openssl x509 -in xxx.der -inform der -text -noout

一般 Java 和 Windows 服务器应用偏向于使用 DER 这种编码格式。

当然同一 X.509 证书的不同编码之间可以互相转换：

• PEM 转为 DER：

1	openssl x509 -in xxx.pem -outform der -out xxx.der

• DER 转为 PEM：

1	openssl x509 -in xxx.der -inform der -outform pem -out xxx.pem

证书的几种文件扩展名

证书文件扩展名是比较误导人的地方，我之前也一直没搞明白！

如上所述，对于 X.509 标准的证书两种不同编码格式，一般采用 PEM 编码就以 .pem 作为文件扩展名，若采用 DER 编码，就应以 .der 作为扩展名。但常见的证书扩展名还包括 .crt、.cer、.p12 等，他们采用的编码格式可能不同，内容也有所差别，但大多数都能互相转换，现总结如下：

• .pem: 采用 PEM 编码格式的 X.509 证书的文件扩展名；
• .der: 采用 DER 编码格式的 X.509 证书的文件扩展名；
• .crt: 即 certificate 的缩写，常见于类 UNIX 系统，有可能是 PEM 编码，也有可能是 DER 编码，但绝大多数情况下此格式证书都是采用 PEM 编码；
• .cer: 也是 certificate 的缩写，常见于 Windows 系统，同样地，可能是 PEM 编码，也可能是 DER 编码，但绝大多数情况下此格式证书都是采用 DER 编码；
• .p12: 也写作 .pfx，全称：PKCS #12，是公钥加密标准（Public Key Cryptography Standards，PKCS）系列的一种，它定义了描述个人信息交换语法（Personal Information Exchange Syntax）的标准，可以用来将包含了公钥的 X.509 证书和证书对应的私钥以及其他相关信息打包，进行交换。简单理解：一份 .p12 文件 = X.509 证书+私钥；
• .csr: Certificate Signing Request 的缩写，即证书签名请求，它并不是证书的格式，而是用于向权威证书颁发机构（Certificate Authority, CA）获得签名证书的申请，其核心内容包含一个 RSA 公钥和其他附带信息，在生成这个 .csr 申请的时候，同时也会生成一个配对 RSA 私钥，私钥通常需要严格保存于服务端，不能外泄。
• .key: 通常用来存放一个 RSA 公钥或者私钥，它并非 X.509 证书格式，编码同样可能是 PEM，也可能是 DER，查看方式如下：

1 2	PEM 编码格式：openssl rsa -in xxx.key -text -noout DER 编码格式：openssl rsa -in xxx.key -text -noout -inform der

以上。

在下一篇博文，我将详细地介绍 iOS 开发中遇到的 HTTPS、SSL/TLS 握手、RSA 加密/解密、数字证书的 CA 签发与校验过程、中间人攻击、SSL Pinning 与 HTTPS 双向验证等技术的概念与实现。

参考

• X.509
• PKCS #12
• 那些证书相关的玩意儿
• 证书编码以及文件格式汇总
• http://bbs.csdn.net/topics/190044123