公开秘钥基础知识

# PKI

PKI 全称为 Public Key Infrastructure，直译为公开密钥基础设施，即利用公开密钥的机制建立起来的基础设施。第一代 PKI 标准主要包括：

X.509 国际电信联盟（ITU-T）制定的数字证书标准，规定了数字证书的格式。
PKCS

美国 RSA 数据安全公司及其合作伙伴制定的一组公钥密码学标准。PKCS 公布了很多标准，如
- PKCS#7：定义一种通用的消息语法，包括数字签名和加密等用于增强的加密机制
- PKCS#12：描述个人信息交换语法标准。描述了将用户公钥、私钥、证书和其他相关信息打包的语法。

# PKCS

到1999年底，PKCS(Public-Key Cryptography Standards)已经公布了以下标准：

PKCS#1：定义RSA公开密钥 (opens new window)算法加密和签名机制，主要用于组织PKCS#7 (opens new window)中所描述的数字签名 (opens new window)和[数字信封]https://baike.baidu.com/item/数字信封。
PKCS#3：定义Diffie-Hellman (opens new window)密钥 (opens new window)交换协议。
PKCS#5：描述一种利用从口令派生出来的安全密钥 (opens new window)加密字符串的方法。使用MD2或MD5 从口令中派生密钥，并采用DES-CBC模式 (opens new window)加密。主要用于加密从一个计算机传送到另一个计算机的私人密钥，不能用于加密消息。
PKCS#6：描述了公钥证书 (opens new window)的标准语法，主要描述X.509证书 (opens new window)的扩展格式。
PKCS#7 (opens new window)：定义一种通用的消息语法，包括数字签名 (opens new window)和加密等用于增强的加密机制，PKCS#7与PEM兼容，所以不需其他密码操作，就可以将加密的消息转换成PEM消息。
PKCS#8：描述私有密钥信息格式，该信息包括公开密钥 (opens new window)算法的私有密钥以及可选的属性集等。
PKCS#9：定义一些用于PKCS#6证书扩展、PKCS#7数字签名和PKCS#8私钥 (opens new window)加密信息的属性类型。
PKCS#10：描述证书请求语法[29]。
PKCS#11：称为Cyptoki，定义了一套独立于技术的程序设计接口，用于智能卡和PCMCIA卡 (opens new window)之类的加密设备。
PKCS#12 (opens new window)：描述个人信息交换语法标准。描述了将用户公钥 (opens new window)、私钥、证书和其他相关信息打包的语法。
PKCS#13：椭圆曲线密码体制 (opens new window)标准。
PKCS#14：伪随机数 (opens new window)生成标准。
PKCS#15：密码令牌信息格式标准。

# PKCS#8 和 PKCS#1区别

PKCS#1 ASN.1 RFC 2347 (opens new window)定义，里面包含了n、e、d值，其他参数都可以通过n、e、d计算得到，这里应该是为了方便用户使用，减少因用户计算方式不正确而导致一些操作的失败，故而直接把各种形式的参数定义在私钥里面。

RSAPrivateKey ::= SEQUENCE {
 version Version,
 modulus INTEGER, -- n
 publicExponent INTEGER, -- e
 privateExponent INTEGER, -- d
 prime1 INTEGER, -- p
 prime2 INTEGER, -- q
 exponent1 INTEGER, -- d mod (p-1)
 exponent2 INTEGER, -- d mod (q-1)
 coefficient INTEGER -- (inverse of q) mod p 
}

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PKCS#8的 ASN.1 RFC 5208 (opens new window)定义：

PrivateKeyInfo ::= SEQUENCE {
   version Version,
   privateKeyAlgorithm AlgorithmIdentifier {{PrivateKeyAlgorithms}},
   privateKey PrivateKey,
   attributes [0] Attributes OPTIONAL 
}

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PKCS#1形式的密钥专指RSA的密钥，如果一个ECC的密钥就无法用PKCS#1形式来表达。那么有没有一个通过的机构既可以表示RSA密钥，又可以表示ECC的密钥呢？有，这个就是PKCS#8形式的密钥。

从时间顺序上可以看出来，PKCS标准也是在不断发展的，PKCS1的标准是先于PKCS8出来的，那时候甚至非对称算法还只有RSA是成熟的，在计算机领域刚刚得到应用，PKCS专门将RSA的算法作为一个标准输出就不难理解了。随着加密算法的发展才有了PKCS8出来专门做存储密钥这样一件事情。

# X509

X.509是常见通用的证书格式。所有的证书都符合为Public Key Infrastructure (PKI) 制定的 ITU-T X509 国际标准。X.509是国际电信联盟-电信（ITU-T）部分标准和国际标准化组织（ISO）的证书格式标准。作为ITU-ISO目录服务系列标准的一部分，X.509是定义了公钥证书结构的基本标准。1988年首次发布，1993年和1996年两次修订。当前使用的版本是X.509 V3，它加入了扩展字段支持，这极大地增进了证书的灵活性。X.509 V3证书包括一组按预定义顺序排列的强制字段，还有可选扩展字段，即使在强制字段中，X.509证书也允许很大的灵活性，因为它为大多数字段提供了多种编码方案.

# 常见公开秘钥加密演算法

RSA (opens new window)
椭圆曲线加密算法（Elliptic Curve Cryptography, ECC）
SM2（国密）
ElGamal (opens new window)
背包算法
Rabin（RSA的特例）
迪菲－赫尔曼密钥交换协议中的公钥加密算法

使用最广泛的是RSA算法 (opens new window)（由发明者Rivest、Shmir和Adleman姓氏首字母缩写而来）是著名的公开金钥加密算法，ElGamal是另一种常用的非对称加密算法 (opens new window)。

# 常见证书后缀

.pfx 常用于Windows上的 IIS服务器
.p12 常用于MAC OS、iOS中(PKCS#12由PFX进化而来的用于交换公共的和私有的对象的标准格式)
.jks Java Key Storage，这是Java的专利，JAVA的专属格式，一般用于 Tomcat 服务器。
.cer/crt 编码方式不一定，可能是DER也可能是PEM
.pem 都是PEM编码格式，文件中可以放证书或者私钥，或者两者都有，pem如果只含私钥的话，一般用.key扩展名，而且可以有密码保护
.der 都是DER编码格式，文件一般只放证书，不含私钥
.p7b 以树状展示证书链(certificate chain)，同时也支持单个证书，不含私钥
.csr - Certificate Signing Request，即证书签名请求，这个并不是证书，而是向权威证书颁发机构获得签名证书的申请，其核心内容是一个公钥(当然还附带了一些别的信息)，在生成这个申请的时候，同时也会生成一个私钥key，私钥要自己保管好。做过iOS APP的朋友都应该知道是怎么向苹果申请开发者证书的吧.

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上次更新: 2024/02/25, 12:11:11

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