从 x509certificate2 对象导出 pem 格式的 public 密钥

Question

我是这个主题的新手，我对 PEM 格式的 public 密钥与 CER 格式的密钥之间的区别感到困惑。

我正在尝试使用 C# 代码从 PEM 格式的 x509certificate2 对象导出 public 密钥。

据我了解，cer 格式证书与 pem 格式证书之间的区别仅在于页眉和页脚（如果我理解正确，base 64 中 .cer 格式的证书应该是 someBase64String，而 pem 格式的证书应该是相同的字符串，包括开始和结束页眉和页脚）。

但我的问题是 public 键。让 pubKey 成为从 x509certificate2 对象以 .cer 格式导出的 public 密钥，是此密钥的 pem 格式，将是：

------BEGIN PUBLIC KEY-----
pubKey...
------END PUBLIC KEY------

以 base 64 编码？

谢谢:)

Answer 1

for the public key. let pubKey be a public key exported in .cer format from an x509certificate2 object

谈论“.cer 格式”仅适用于拥有完整证书的情况；这就是 X509Certificate2 将导出的所有内容。（好吧，或者证书的集合，或者具有关联私钥的证书的集合）。

编辑 (2021-08-20):

从 .NET 6 开始，您可以使用 cert.PublicKey.ExportSubjectPublicKeyInfo() 获取 DER 编码的 SubjectPublicKeyInfo。
在 .NET Core 3+/.NET 5+ 中，您可以使用 cert.GetRSAPublicKey()?.ExportSubjectPublicKeyInfo()（或任何您的密钥算法）
在 .NET 5+ 中，您可以使用 PemEncoding.Write("PUBLIC KEY", spki)
无论您的 .NET/.NET Core/.NET Framework 版本如何，您都可以将 System.Formats.Asn1 包与 AsnWriter 一起使用以避免 BuildSimpleDerSequence 工作（发布于 2020-11- 09).

-- 原答案继续--

.NET 中的任何内置内容都不会为您提供证书的 DER 编码的 SubjectPublicKeyInfo 块，这就是 PEM 编码下的“PUBLIC KEY”。

如果需要，您可以自己构建数据。对于 RSA，它还算不错，虽然不完全令人愉快。数据格式定义在https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3280#section-4.1:

SubjectPublicKeyInfo  ::=  SEQUENCE  {
    algorithm            AlgorithmIdentifier,
    subjectPublicKey     BIT STRING  }

AlgorithmIdentifier  ::=  SEQUENCE  {
    algorithm               OBJECT IDENTIFIER,
    parameters              ANY DEFINED BY algorithm OPTIONAL  }

https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3279#section-2.3.1 描述了 RSA 密钥的编码方式，特别是：

The rsaEncryption OID is intended to be used in the algorithm field of a value of type AlgorithmIdentifier. The parameters field MUST have ASN.1 type NULL for this algorithm identifier.

RSA public 密钥必须使用 ASN.1 类型 RSAPublicKey 进行编码：

RSAPublicKey ::= SEQUENCE {
    modulus            INTEGER,    -- n
    publicExponent     INTEGER  }  -- e

这些结构背后的语言是 ASN.1，由 ITU X.680, and the way they get encoded to bytes is covered by the Distinguished Encoding Rules (DER) ruleset of ITU X.690 定义。

.NET 实际上还给你很多这样的片段，但你必须 assemble 它们：

private static string BuildPublicKeyPem(X509Certificate2 cert)
{
    byte[] algOid;

    switch (cert.GetKeyAlgorithm())
    {
        case "1.2.840.113549.1.1.1":
            algOid = new byte[] { 0x06, 0x09, 0x2A, 0x86, 0x48, 0x86, 0xF7, 0x0D, 0x01, 0x01, 0x01 };
            break;
        default:
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(cert), $"Need an OID lookup for {cert.GetKeyAlgorithm()}");
    }

    byte[] algParams = cert.GetKeyAlgorithmParameters();
    byte[] publicKey = WrapAsBitString(cert.GetPublicKey());

    byte[] algId = BuildSimpleDerSequence(algOid, algParams);
    byte[] spki = BuildSimpleDerSequence(algId, publicKey);

    return PemEncode(spki, "PUBLIC KEY");
}

private static string PemEncode(byte[] berData, string pemLabel)
{
    StringBuilder builder = new StringBuilder();
    builder.Append("-----BEGIN ");
    builder.Append(pemLabel);
    builder.AppendLine("-----");
    builder.AppendLine(Convert.ToBase64String(berData, Base64FormattingOptions.InsertLineBreaks));
    builder.Append("-----END ");
    builder.Append(pemLabel);
    builder.AppendLine("-----");

    return builder.ToString();
}
    
private static byte[] BuildSimpleDerSequence(params byte[][] values)
{
    int totalLength = values.Sum(v => v.Length);
    byte[] len = EncodeDerLength(totalLength);
    int offset = 1;

    byte[] seq = new byte[totalLength + len.Length + 1];
    seq[0] = 0x30;

    Buffer.BlockCopy(len, 0, seq, offset, len.Length);
    offset += len.Length;

    foreach (byte[] value in values)
    {
        Buffer.BlockCopy(value, 0, seq, offset, value.Length);
        offset += value.Length;
    }

    return seq;
}

private static byte[] WrapAsBitString(byte[] value)
{
    byte[] len = EncodeDerLength(value.Length + 1);
    byte[] bitString = new byte[value.Length + len.Length + 2];
    bitString[0] = 0x03;
    Buffer.BlockCopy(len, 0, bitString, 1, len.Length);
    bitString[len.Length + 1] = 0x00;
    Buffer.BlockCopy(value, 0, bitString, len.Length + 2, value.Length);
    return bitString;
}

private static byte[] EncodeDerLength(int length)
{
    if (length <= 0x7F)
    {
        return new byte[] { (byte)length };
    }

    if (length <= 0xFF)
    {
        return new byte[] { 0x81, (byte)length };
    }

    if (length <= 0xFFFF)
    {
        return new byte[]
        {
            0x82,
            (byte)(length >> 8),
            (byte)length,
        };
    }

    if (length <= 0xFFFFFF)
    {
        return new byte[]
        {
            0x83,
            (byte)(length >> 16),
            (byte)(length >> 8),
            (byte)length,
        };
    }

    return new byte[]
    {
        0x84,
        (byte)(length >> 24),
        (byte)(length >> 16),
        (byte)(length >> 8),
        (byte)length,
    };
}

DSA 和 ECDSA 密钥对于 AlgorithmIdentifier.parameters 具有更复杂的值，但 X509Certificate 的 GetKeyAlgorithmParameters() 恰好以正确的格式返回它们，因此您只需要记下它们的 OID（字符串）查找密钥及其OID(byte[])编码值在switch语句中。

我的 SEQUENCE 和 BIT STRING 构建器肯定可以更高效（哦，看看所有那些糟糕的数组），但这对于性能不是关键的东西就足够了。

要检查您的结果，您可以将输出粘贴到 openssl rsa -pubin -text -noout，如果它打印出除错误之外的任何内容，那么您已经对 RSA 进行了合法编码的“PUBLIC KEY”编码关键。

Answer 2

从 .NET Core 3.0（和 .NET Standard 2.1）开始，您可以像这样使用 ExportSubjectPublicKeyInfo 方法：

certificate.PublicKey.Key.ExportSubjectPublicKeyInfo()

如果 PublicKey.Key 抛出异常（仅支持 RSA 和 DSA），请使用 ECDsaCertificateExtensions.GetECDsaPublicKey, RSACertificateExtensions.GetRSAPublicKey, DSACertificateExtensions.GetDSAPublicKey.

之一

Answer 3

就像 bartonjs 所说的：“SubjectPublicKeyInfo 在 PEM 编码下变成了“PUBLIC KEY”，.NET 中没有内置的东西会给你 DER 编码的 SubjectPublic证书的KeyInfo块。

幸运的是，Bouncy Castle 来拯救，只需几行代码，您就可以从 X509Certificate2

中提取 SubjectPublicKeyInfo（即 PEM 证书的 Public 密钥）

Org.BouncyCastle.X509.X509Certificate bcert = new Org.BouncyCastle.X509.X509Certificate(x509Certificate2.RawData);
var publicKeyInfoBytes = bcert.CertificateStructure.SubjectPublicKeyInfo.GetDerEncoded();

从 x509certificate2 对象导出 pem 格式的 public 密钥

exporting a public key in pem format from x509certificate2 object

x509certificate2

public-key-encryption

pem

cer

public-key