从 x509certificate2 对象导出 pem 格式的公钥答案

【问题标题】：exporting a public key in pem format from x509certificate2 object从 x509certificate2 对象导出 pem 格式的公钥
【发布时间】：2017-12-30 21:38:02
【问题描述】：

我是这个主题的新手，我对 PEM 格式的公钥和 CER 格式的公钥之间的区别感到困惑。

我正在尝试在 c# 代码中以 PEM 格式从 x509certificate2 对象导出公钥。

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

但我的问题是关于公钥。让 pubKey 成为从 x509certificate2 对象以 .cer 格式导出的公钥，是这个键的 pem 格式，将是：

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

以 base 64 编码？

谢谢:)

【问题讨论】：

标签： public-key-encryption public-key pem x509certificate2 cer

【解决方案1】：

用于公钥。让 pubKey 成为从 x509certificate2 对象以 .cer 格式导出的公钥

仅当您拥有整个证书时才适用“.cer 格式”；这就是 X509Certificate2 将导出的所有内容。（嗯，或者证书集合，或者具有相关私钥的证书集合）。

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) 将这些答案转换为 PEM
无论您的 .NET/.NET Core/.NET Framework 版本如何，您都可以使用带有 AsnWriter 的 System.Formats.Asn1 包来避免 BuildSimpleDerSequence 工作（2020 年 11 月 9 日发布）。

-- 原答案继续--

.NET 内置的任何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“公钥”。

如果需要，您可以自己构建数据。对 RSA 来说，这还不算太糟糕，尽管并不完全令人愉快。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 描述了如何对 RSA 密钥进行编码，尤其是：

rsaEncryption OID 旨在用于算法字段类型为 AlgorithmIdentifier 的值。参数字段必须此算法标识符的 ASN.1 类型为 NULL。

RSA 公钥必须使用 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 定义，它们被编码为字节的方式由 ITU X.690 的可分辨编码规则 (DER) 规则集涵盖。

.NET 实际上给了你很多这样的部分，但你必须组装它们：

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 键的 AlgorithmIdentifier.parameters 值更复杂，但 X509Certificate 的 GetKeyAlgorithmParameters() 恰好将它们返回正确格式，因此您只需写下它们的 OID（字符串）查找键和它们的 OID（字节 [ ]) switch 语句中的编码值。

我的 SEQUENCE 和 BIT STRING 构建器肯定会更高效（哦，看看那些糟糕的数组），但这对于性能不重要的东西就足够了。

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以外的任何内容，您已经为 RSA 密钥进行了合法编码的“PUBLIC KEY”编码。

【讨论】：

【解决方案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。

【讨论】：

【解决方案3】：

就像 bartonjs 所说：“SubjectPublicKeyInfo 在 PEM 编码下变为“PUBLIC KEY”，.NET 内置的任何内容都不会为您提供 DER 编码的 SubjectPublicKeyInfo 证书块。”

幸运的是，Bouncy Castle 来了救援，只需几行即可从 X509Certificate2 中提取 SubjectPublicKeyInfo（即 PEM 证书的公钥）

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

【讨论】：