在没有库的情况下读取 Java 中的 PKCS#1 或 SPKI public 密钥

Question

我需要使用 public 密钥来验证 Java 中的某些数据，但我似乎无法以 Java 可以使用的方式格式化密钥third-party 个插件。

我正在使用 Node.js 的 crypto 库生成密钥，它让我可以选择 PKCS#1 或 SPKI，以及 .pem 或 .pem。 der文件格式。

我听说 Java 不支持 PKCS#1 out-of-the 盒子，Whosebug 上几乎所有其他答案都建议使用 BouncyCastle 或类似的，但就我而言，我正在编写一个 SDK，根本负担不起使用库来读取这个 public 密钥。

所以我目前正在读取 .der 格式的密钥，因为它节省了剥离 PEM headers 并从 base-64 解码密钥的麻烦。当我运行这个时，我得到错误：

java.security.spec.InvalidKeySpecException: java.lang.RuntimeException: error:0c0000be:ASN.1 encoding routines:OPENSSL_internal:WRONG_TAG

这是我所拥有的（抱歉，它是在 Kotlin 中，而不是标题所暗示的 Java）

// Here's a key for convenience
val key = Base64.getDecoder().decode("MFUCTgF/uLsPBS13Gy7C3dPpiDF6SYCLUyyl6CFqPtZT1h5bwKR9EDFLQjG/kMiwkRMcmEeaLKe5qdj9W/FfFitwRAm/8F53pQw2UETKQI2b2wIDAQAB");

val keySpec = X509EncodedKeySpec(key)
val keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA")
val publicKey = keyFactory.generatePublic(keySpec) // error thrown here

val cipher = Cipher.getInstance("RSA/NONE/PKCS1Padding")
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey)

我目前最好的想法是在 Node.js 端安装一个库，这样问题较少，以支持将密钥导出为 PKCS#8，但我想我会先检查一下如果我遗漏了什么。

Answer 1

以下代码将 PKCS#1 编码的 public 密钥转换为 SubjectPublicKeyInfo 编码的 public 密钥，这是 RSA KeyFactory 接受的 public 密钥编码使用 X509EncodedKeySpec - 因为 SubjectPublicKeyInfo 在 X.509 规范中定义。

基本上它是一种低级 DER 编码方案，

将 PKCS#1 编码的密钥包装成位串（标记 0x03，以及未使用位数的编码，一个字节值 0x00）；
在前面添加RSA算法标识符序列（RSA OID+一个空参数）-预编码为字节数组常量；
最后将两者放入一个序列中（标记 0x30）。

没有使用任何库。实际上，对于 createSubjectPublicKeyInfoEncoding，甚至不需要导入语句。

import java.security.KeyFactory;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;

public class PKCS1ToSubjectPublicKeyInfo {

    private static final int SEQUENCE_TAG = 0x30;
    private static final int BIT_STRING_TAG = 0x03;
    private static final byte[] NO_UNUSED_BITS = new byte[] { 0x00 };
    private static final byte[] RSA_ALGORITHM_IDENTIFIER_SEQUENCE =
            {(byte) 0x30, (byte) 0x0d,
                    (byte) 0x06, (byte) 0x09, (byte) 0x2a, (byte) 0x86, (byte) 0x48, (byte) 0x86, (byte) 0xf7, (byte) 0x0d, (byte) 0x01, (byte) 0x01, (byte) 0x01,
                    (byte) 0x05, (byte) 0x00};


    public static RSAPublicKey decodePKCS1PublicKey(byte[] pkcs1PublicKeyEncoding)
            throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException
    {
        byte[] subjectPublicKeyInfo2 = createSubjectPublicKeyInfoEncoding(pkcs1PublicKeyEncoding);
        KeyFactory rsaKeyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        RSAPublicKey generatePublic = (RSAPublicKey) rsaKeyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(subjectPublicKeyInfo2));
        return generatePublic;
    }

    public static byte[] createSubjectPublicKeyInfoEncoding(byte[] pkcs1PublicKeyEncoding)
    {
        byte[] subjectPublicKeyBitString = createDEREncoding(BIT_STRING_TAG, concat(NO_UNUSED_BITS, pkcs1PublicKeyEncoding));
        byte[] subjectPublicKeyInfoValue = concat(RSA_ALGORITHM_IDENTIFIER_SEQUENCE, subjectPublicKeyBitString);
        byte[] subjectPublicKeyInfoSequence = createDEREncoding(SEQUENCE_TAG, subjectPublicKeyInfoValue);

        return subjectPublicKeyInfoSequence;
    }

    private static byte[] concat(byte[] ... bas)
    {
        int len = 0;
        for (int i = 0; i < bas.length; i++)
        {
            len += bas[i].length;
        }

        byte[] buf = new byte[len];
        int off = 0;
        for (int i = 0; i < bas.length; i++)
        {
            System.arraycopy(bas[i], 0, buf, off, bas[i].length);
            off += bas[i].length;
        }

        return buf;
    }

    private static byte[] createDEREncoding(int tag, byte[] value)
    {
        if (tag < 0 || tag >= 0xFF)
        {
            throw new IllegalArgumentException("Currently only single byte tags supported");
        }

        byte[] lengthEncoding = createDERLengthEncoding(value.length);

        int size = 1 + lengthEncoding.length + value.length;
        byte[] derEncodingBuf = new byte[size];

        int off = 0;
        derEncodingBuf[off++] = (byte) tag;
        System.arraycopy(lengthEncoding, 0, derEncodingBuf, off, lengthEncoding.length);
        off += lengthEncoding.length;
        System.arraycopy(value, 0, derEncodingBuf, off, value.length);

        return derEncodingBuf;
    }   

    private static byte[] createDERLengthEncoding(int size)
    {
        if (size <= 0x7F)
        {
            // single byte length encoding
            return new byte[] { (byte) size };
        }
        else if (size <= 0xFF)
        {
            // double byte length encoding
            return new byte[] { (byte) 0x81, (byte) size };
        }
        else if (size <= 0xFFFF)
        {
            // triple byte length encoding
            return new byte[] { (byte) 0x82, (byte) (size >> Byte.SIZE), (byte) size };
        }

        throw new IllegalArgumentException("size too large, only up to 64KiB length encoding supported: " + size);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        // some weird 617 bit key, which is way too small and not a multiple of 8
        byte[] pkcs1PublicKeyEncoding = Base64.getDecoder().decode("MFUCTgF/uLsPBS13Gy7C3dPpiDF6SYCLUyyl6CFqPtZT1h5bwKR9EDFLQjG/kMiwkRMcmEeaLKe5qdj9W/FfFitwRAm/8F53pQw2UETKQI2b2wIDAQAB");
        RSAPublicKey generatePublic = decodePKCS1PublicKey(pkcs1PublicKeyEncoding);
        System.out.println(generatePublic);
    }
}

备注：

NoSuchAlgorithmException 可能应该被捕获并放入 RuntimeException;
私有方法 createDERLengthEncoding 可能不接受负尺寸。
更大的键尚未经过测试，请验证 createDERLengthEncoding - 我认为它可以工作，但安全总比抱歉好。

在没有库的情况下读取 Java 中的 PKCS#1 或 SPKI public 密钥

Reading a PKCS#1 or SPKI public key in Java without libraries

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