使用 OpenSSL 实现私钥和证书的转换

原文地址：http://blog.52sox.com/use-ope...

近期在项目中iOS需要用到APNs的推送,而公司的iOS女同事(纯哥)只给了我2个p12格式的文件。突然发现,证书的转换问题还是比较常见的,比如之前支付开发。而在程序中,实际需要使用的是pem格式的证书,因此这里涉及到证书之间的转换问题。
由于私钥和证书可以以不同格式的存储,这意味着我们需要对它们进行转换。而大多数常用的格式如下,首先是证书的格式:

• 二进制的DER证书,包含X.509证书为原始格式,使用DER ASN.1编码。

• ASCII的PEM证书,包含1个base64编码的DER证书,以-----BEGIN CERTIFICATE-----开头而以-----END CERTIFICATE-----结束。

• PKCS#7证书,1个复杂格式的设计用于传输签名或加密数据,定义在RFC 2315中。通常以.p7b和.p7c作为后缀且可以包含整个证书链。这种格式被Java的keytool工具支持。

• PKCS#12(PFX)的证书和私钥,1个复杂的格式它可以存储和保护1个服务器的私钥并和1个完整的证书链一起。它通常以.p12和.pfx为后缀。这种格式常用于微软的产品,不过也可以用于客户端证书。

然后是对应的私钥的格式:

• 二进制的DER私钥,包含1个私钥以原始形式,使用DER ASN.1编码。OpenSSL以它传统的SSLeay格式创建私钥,不过也可以使用另外1种称为PKCS#8,但不广泛使用的格式(定义在RFC 5208)。在OpenSSL中可以使用pkcs8命令来进行PKCS#8格式的处理操作。

• ASCII格式的私钥,包含1个base64编码的DER私钥,有些时候有一些额外的元信息,例如密码保护采用的算法。

说了这么多,可以发现对于私钥之间的转换就简单的很多,只能在DER和PEM格式之间进行转换。而相比证书之间的转换,就稍微复杂一些。
如果有兴趣还可以查看我的另一篇文章PKI格式标准查看其概念。
在这里,我们需要将PKCS#12格式的文件中提取出私钥和证书。下面我们先从PEM和DER格式的转换开始:

PEM和DER转换

PEM和DER格式证书的转换可以通过OpenSSL提供的x509工具来完成。下面我们转换1个DER格式的证书为PEM:

sky@sky-pc:~$ openssl x509 -inform DER -in private_key.der -outform PEM -out private_key.pem

在这里,我们通过-inform参数指定输入的格式为DER,通过-in参数指定输入的文件名称,而后对应的-outform和-out用于指定输出的格式及文件名称。
同样的,我们也可以将PEM格式的整数转换为DER格式:

sky@sky-pc:~$ openssl x509 -inform PEM -in private_key.pem -outform DER -out private_key.der

下面我们来看下如何从PKCS#12格式中提取出私钥和证书。

PKCS#12转换

我们可以使用OpenSSL提供的pkcs12命令来实现PKCS#12格式的操作,首先我们将证书和私钥导出为PEM格式:

sky@sky-pc:~$ openssl pkcs12 -in key.p12 -out key.pem -nodes
Enter Import Password:
MAC verified OK

在这里,我们通过-in参数指定传入的文件名称,而-out文件指定输出的文件名称,而-nodes参数表示不对私钥进行加密。在这个过程中,我们需要输入签名时的密码。
如果我们不添加-nodes参数,将是如下的结果:

sky@sky-pc:~$ openssl pkcs12 -in key.p12 -out key.pem
Enter Import Password:
MAC verified OK
Enter PEM pass phrase:
Verifying - Enter PEM pass phrase:

可以看到,验证签名成功后还需要我们重新输入新的加密口令。而在导出的文件中可以看到此时文件的内容为:

...
-----BEGIN ENCRYPTED PRIVATE KEY-----
MIIFDjBABgkqhkiG9w0BBQ0wMzAbBgkqhkiG9w0BBQwwDgQIPdUUocbjDXUCAggA
...
-----END ENCRYPTED PRIVATE KEY-----

而添加-nodes后的结果为:

...
-----BEGIN PRIVATE KEY-----
MIIEvwIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCBKkwggSlAgEAAoIBAQC+QDKKakQ0fcvH
...
-----END PRIVATE KEY-----

之后,我们就可以使用编辑器打开输出的key.pem文件,手动的拆分它们为独立的私钥、证书和中间证书文件。
作为程序猿,一般人都是懒惰的,这个繁琐的操作能不能简便些呢,让机器自己去完成呢?
其实是可以做到的,在OpenSSL中提供这样的操作,我们先来看看不导出证书的操作,这样我们就可以得到私钥了:

sky@sky-pc:~$ openssl pkcs12 -in key.p12 -nocerts -out private_key.pem -nodes
Enter Import Password:
MAC verified OK

可以看到,在这里我们多添加了1个-nocerts的参数就做到了不导出证书的操作。那么不导出私钥的操作应该如下:

sky@sky-pc:~$ openssl pkcs12 -in key.p12 -nokeys -out cert.pem -nodes
Enter Import Password:
MAC verified OK

接下来,我们该如何将PEM格式的证书和私钥导出为PKCS#12格式呢,我们可以这样来操作:

sky@sky-pc:~$ openssl pkcs12 -name "My Certificate" -export -out fd.p12 -inkey key.pem -in cert.pem -certfile fd-chain.crt
Enter Export Password:
Verifying - Enter Export Password:

其中,-name选项指定了证书中的friendlyName,而-certfile指定信任链的文件名称。
最后,我们还可以通过-clcerts和-cacerts选项指定是否只导出客户端及CA证书。

PKCS#7转换

为了转换PEM为PKCS#7,我们可以使用crl2pkcs7命令。

sky@sky-pc:~$ openssl crl2pkcs7 -nocrl -out key.p7b -certfile cert.pem -certfile fd-chain.crt

那么,生成的文件头部将以-----BEGIN PKCS7-----开始。
最后,为了转换PKCS#7为PEM,我们可以使用pkcs7命令:

sky@sky-pc:~$ openssl pkcs7 -in key.p7b -print_certs -out key1.pem

在这里,我们使用-print_certs参数将输入的证书输出。

PKCS#8与SSLeay转换

如果我们想将PKCS#8格式的私钥转换为SSLeay格式,我们可以这样来操作:

sky@sky-pc:~$ openssl rsa -in key.pem -out ssleay.pem
writing RSA key

而此时文件的内容将如下所示:

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
MIIEpQIBAAKCAQEAvkAyimpENH3Lx4d8VH96XCYfKfCZ7qVtNuVseAvkSTC0q5dw
...
-----END RSA PRIVATE KEY-----

可以看到头部和尾部多追加了RSA的字样。
而如果要将传统的SSLeay私钥转换为PKCS#格式,我们需要使用pkcs8命令:

sky@sky-pc:~$ openssl pkcs8 -topk8 -in ssleay.pem -out pkcs8_key.pem
Enter Encryption Password:
Verifying - Enter Encryption Password:

默认情况下,会为该格式进行1个加密的处理,但是我们可以通过-nocrypt参数让其不进行加密处理:

sky@sky-pc:~$ openssl pkcs8 -topk8 -nocrypt -in ssleay.pem -out pkcs8_key.pem

可以我们便实现了将传统的SSLeay格式转换为PKCS#8格式了。

APNs中证书的生成

下面我们来生成APNs推送时需要的证书。

sky@sky-pc:~$ openssl pkcs12 -in cer.p12 -clcerts -nokeys -out cert.pem -nodes
Enter Import Password:
MAC verified OK
sky@sky-pc:~$ openssl pkcs12 -in cer.p12 -nocerts -out key.pem -nodes
Enter Import Password:
MAC verified OK
sky@sky-pc:~$ cat cert.pem key.pem > certs.pem

我们先只导出客户端的证书,然后是私钥,最后我们将2个文件的内容合并在1个文件中即可。

参考文章:

https://www.feistyduck.com/li...
http://juliusdavies.ca/common...
https://superuser.com/questio...