http://blog.csdn.net/zhymax/article/details/7683925
Openssl提供了強大證書功能，生成密鑰對、證書，頒發證書、生成crl、驗證證書、銷毀證書等。本文将j介紹如何利用openssl的指令分析RSA私鑰檔案格式，同時也将簡單介紹幾種常見的私鑰檔案格式。
1 生成私鑰檔案
openssl有多種方法生成私鑰：
genrsa生成RSA密鑰。
req在生成req證書請求時同時産生密鑰。
genpkey除了可以生成RSA密鑰外，還可以生成DSA、DH密鑰。
這裡我使用genpkey指令生成RSA私鑰檔案，選擇DES-EDE3-CBC算法進行加密，密碼是1234：
openssl genpkey -algorithm RSA -out privatekey.pem -pass pass:1234 -des-ede3-cbc
指令執行後輸出私鑰檔案privatekey.pem，預設輸出為PEM格式，密鑰長度為1024，接下來使用文本工具直接打開該檔案，可以看到如下内容：
-----BEGINENCRYPTED PRIVATE KEY-----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-----ENDENCRYPTED PRIVATE KEY-----
私鑰經過PEM編碼後在檔案頭尾都添加了标簽，用以說明目前的檔案格式。從标簽内容也可以看出私鑰是加密的，因為有“ENCRYPTED”。中間的私鑰内容是經過BASE64編碼的，這樣友善私鑰的傳遞，例如在網絡上傳輸，資料複制粘貼。
例子隻是PEM檔案格式的其中一種，以下是平時可能會碰到的PEM私鑰格式：
PKCS#8 私鑰加密格式
-----BEGIN ENCRYPTED PRIVATE KEY-----
BASE64私鑰内容
-----ENDENCRYPTED PRIVATE KEY-----
PKCS#8 私鑰非加密格式
-----BEGIN PRIVATE KEY-----
BASE64私鑰内容
-----END PRIVATEKEY-----
Openssl ASN格式
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
Proc-Type: 4,ENCRYPTED
DEK-Info:DES-EDE3-CBC,4D5D1AF13367D726
BASE64私鑰内容
-----END RSA PRIVATE KEY-----
除了以上幾種，還有微軟的PVK格式；以及DER編碼格式，就是在使用PEM編碼前的資料，由于沒有密碼保護，平時很少直接使用。
Openssl ASN格式在加密私鑰資料時隻能用MD5算法生成key，而且隻疊代計算了1次。
是以從1.0.0開始Openssl把PKCS#8格式作為預設格式，可以為私鑰檔案提供更好的安全性和擴充性。
我們這裡就針對PKCS#8格式的私鑰進行讨論。 如果大家想要研究其他格式，可以使用以下指令：
genrsa生成ASN格式
rsa生成或轉換為PVK格式
openssl rsa -in privatekey.pem -out privatekey.pvk -outform PVK
2 分析私鑰檔案
使用asn1parse指令讀取私鑰ASN.1結構，其中–i表示輸出使用縮進格式。
openssl asn1parse -i -in privatekey.pem
0:d=0hl=4l=710cons: SEQUENCE
4:d=1hl=2l=64cons: SEQUENCE
6:d=2hl=2l=9prim: OBJECT :PBES2
17:d=2hl=2l=51cons: SEQUENCE
19:d=3hl=2l=27cons: SEQUENCE
21:d=4hl=2l=9prim: OBJECT :PBKDF2
32:d=4hl=2l=14cons: SEQUENCE
34:d=5hl=2l=8prim: OCTET STRING [HEX DUMP]:7A61B055165A89CA
44:d=5hl=2l=2prim: INTEGER :0800
48:d=3hl=2l=20cons: SEQUENCE
50:d=4hl=2l=8prim: OBJECT :des-ede3-cbc
60:d=4hl=2l=8prim: OCTET STRING [HEX DUMP]:110E8A184EFEAB9C
70:d=1hl=4l=640prim: OCTET STRING [HEX DUMP]:
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
ASN.1結構輸出格式說明：
0:d=0hl=4l=710cons: SEQUENCE
0表示節點在整個檔案中的偏移長度
d=0表示節點深度
hl=4表示節點頭位元組長度
l=710表示節點資料位元組長度
cons表示該節點為結構節點，表示包含子節點或者子結構資料
prim表示該節點為原始節點，包含資料
SEQUENCE、OCTETSTRING等都是ASN.1中定義的資料類型，具體可以參考ASN.1格式說明。
最後一個節點OCTET STRING [HEX DUMP]，就是加密後的私鑰資料。
為了友善了解，下面給出相關的PKCS定義。
PCKS#8檔案格式定義：
PrivateKeyInfo::=SEQUENCE{
version Version,
privateKeyAlgorithm PrivateKeyAlgorithmIdentifier,
privateKey PrivateKey,
attributes [0] IMPLICIT Attributes OPTIONAL }
privateKey，加密後私鑰資料，最後一個OCTET STRING資料塊。
privateKeyAlgorithm，使用的私鑰算法，詳細格式在PKCS#5 2.0中的定義：
PBES2-params::=SEQUENCE{
keyDerivationFunc AlgorithmIdentifier {{PBES2-KDFs}},
encryptionScheme AlgorithmIdentifier {{PBES2-Encs}}
}
keyDerivationFunc
加密密鑰生成函數，現在預設使用的是sha1，還包含了salt，疊代次數iterationCount：
PBKDF2-params::=SEQUENCE{
salt CHOICE {
specified OCTET STRING,
otherSource AlgorithmIdentifier {{PBKDF2-SaltSources}}
},
iterationCount INTEGER (1..MAX),
keyLength INTEGER (1..MAX) OPTIONAL,
prf AlgorithmIdentifier {{PBKDF2-PRFs}} DEFAULT
algid-hmacWithSHA1
}
對應資料：
19:d=3hl=2l=27cons: SEQUENCE
21:d=4hl=2l=9prim: OBJECT :PBKDF2
32:d=4hl=2l=14cons: SEQUENCE
34:d=5hl=2l=8prim: OCTET STRING [HEX DUMP]:7A61B055165A89CA
44:d=5hl=2l=2prim: INTEGER :0800
encryptionScheme
加密算法，例子中使用的是des-ede3-cbc，該結構中還包含初始化向量iv。
對應資料：
48:d=3hl=2l=20cons: SEQUENCE
50:d=4hl=2l=8prim: OBJECT :des-ede3-cbc
60:d=4hl=2l=8prim: OCTET STRING [HEX DUMP]:110E8A184EFEAB9C
解密流程：
1 按PKCS#8和PCKS#5定義從檔案中解析出相關參數：
加密密鑰生成函數(KDF)PBKDF2；
加密時使用的salt：7A61B055165A89CA，以及疊代次數iter：0x0800(2048次)；
加密算法des-ede3-cbc，以及加密初始向量iv：110E8A184EFEAB9C
2 解析出加密的私鑰資料data，也就是最後一個OCTET STRING；
3 生成加密密鑰：key = KDF(pass(1234)，salt，iter)
4 解密 des-ede3-cbc(key， iv， data)
這一解密過程可以使用openssl的pkey指令完成，執行完成後得到privatekey.der檔案，這個是沒有加密的私鑰檔案，資料是ASN.1格式，并使用DER編碼。
Openssl pkey -in privatekey.pem -outform der-out privatekey.der -passin pass:1234
然後再次分析密鑰資料，由于輸入是der格式，需要使用inform參數說明：
openssl asn1parse -in privatekey.der -inform DER
0:d=0hl=4l=604cons: SEQUENCE
4:d=1hl=2l=1prim: INTEGER :00
7:d=1hl=3l=129prim:INTEGER :
A11E66B0F965215AB4AD771581700477F62D9EDF2CFEBDF2E20C02DE4E95881F58CA898B6FC389CC83AE39DE95C0252BCF9FB98A6A21A20B751222DF2A4CBE1E08F8BDC8D443A59D4944723C33CED5601E1CF4A324E88B951626326783014CFF3BB7CF7278BF443AB003D1E1608B97CFC7783C6FD42B9A7C8F84C5633FB72DFB
139:d=1hl=2l=3prim: INTEGER :010001
144:d=1hl=3l=129prim:INTEGER :
9B2C9B7CD105AC851EC47E8FB0D541088489D59C5E4A8E88F15ADE1C5B953ABFEE154B39870FCD94B23247BBEF805A8C826FF413B239E8469E9F3404B949A643E1E2CCF9753822FD28345B7898148164DA2D858F672B52C7B3041F0A9F6FFFB97759D3C04AE3ED2E372E4ADD3A44202CE004D189566A81F19239649779F30DE9
276:d=1hl=2l=65prim: INTEGER :
CE25257FDE50AFDAF926BDBEFE5A236C130F2714C5FC0C36A07B5AA5618E8F5039E313387C933A86EBDC2DEF8640069CB98B1D04C3E74B46C75F292A768083D5
343:d=1hl=2l=65prim: INTEGER :
C8159573F6C413EAC0BB721B859A4B7920FF9DE151546CA28FDA3F43A0999C835DB9078AF5054CE503C4BC174ECB1F0C4DE033E116A296FD67B4158F869E628F
410:d=1hl=2l=64prim: INTEGER :
7329855D7DD10DAD02EB85AD216331CEBA87088A2E60B462001D697262A1C5A647F07758631FCCDE7AFD321C519F8B121B05805C9D24A58510F4348728547B51
476:d=1hl=2l=64prim: INTEGER :
53735D203EBDCD28CE35E003C69771FF155A47B92038BC0E993D07C1E70BEA9187D79263CC89E7666549FAC125E5E60F35B3DB2F78475BFE58F06D45AD7A05D5
542:d=1hl=2l=64prim: INTEGER :
4F454C491EAE6CD85ED812D8A26AFD5FD0F6D7DD12AD6D20EDA8C2D257943928B2AE66FDE336F40370D9CC30B85EB2F20D3B4FDAB61D168FE7936CB6AB5E8FE2
得到的資料與上次導出的格式是相同的，雖然看起來資料多，但是層次結構起始要簡單，資料就是一個結構體(cons)SEQUENCE，包含9個整型的原始資料(prim)INTERGER，這個就是私鑰結構，該 ASN.1結構在PKCS#1中定義如下：
RSAPrivateKey::=SEQUENCE{
versionVersion,
modulusINTEGER, -- n
publicExponentINTEGER, -- e
privateExponentINTEGER, -- d
prime1INTEGER, -- p
prime2INTEGER, -- q
exponent1INTEGER, -- d mod (p-1)
exponent2INTEGER, -- d mod (q-1)
coefficientINTEGER, -- (inverse of q) mod p
otherPrimeInfosOtherPrimeInfos OPTIONAL
}
最後一個otherPrimeInfos是可選項，例子中沒有該資料。
結構中包含了RSA密鑰算法中用到的所有資訊，每一項的具體定義可以參考PKCS#1。
3 分析公鑰
為了友善擷取公鑰，在私鑰檔案資料中起始包含了公鑰資訊：
modulus INTEGER, -- n
publicExponent INTEGER, -- e
公鑰的ASN.1結構也在PKCS#1中定義：
RSAPublicKey::=SEQUENCE{
modulus INTEGER, -- n
publicExponentINTEGER -- e
}
可以使用openssl指令導出公鑰檔案pubkey.pem，使用文本工具打開公鑰檔案，pem頭尾格式和私鑰類似的标簽：
openssl pkey -in privatekey.der -inform DER -out pubkey.pem-pubout
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQChHmaw+WUhWrStdxWBcAR39i2e
3yz+vfLiDALeTpWIH1jKiYtvw4nMg6453pXAJSvPn7mKaiGiC3USIt8qTL4eCPi9
yNRDpZ1JRHI8M87VYB4c9KMk6IuVFiYyZ4MBTP87t89yeL9EOrAD0eFgi5fPx3g8
b9QrmnyPhMVjP7ct+wIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----
繼續分析公鑰檔案的ASN.1格式：
openssl asn1parse -in pubkey.pem -i
0:d=0hl=3l=159cons: SEQUENCE
3:d=1hl=2l=13cons: SEQUENCE
5:d=2hl=2l=9prim: OBJECT :rsaEncryption
16:d=2hl=2l=0prim: NULL
18:d=1hl=3l=141prim: BIT STRING
但是這裡顯示格式和上邊給出的PKCS#1格式不一緻，其實這是x.509中的定義的格式，在X.509證書檔案中就是使用這個格式封裝公鑰資料，其中BIT STRING的内容就是PKCS#1格式的公鑰資料，并說明了使用的公鑰算法rsaEncryption。
SubjectPublicKeyInfo::=SEQUENCE{
algorithmAlgorithmIdentifier{{SupportedAlgorithms}},
subjectPublicKeyBIT STRING
}
我們可以進一步使用asn1parse工具解析出BIT STRING内容，首先确定該資料塊偏移是18，然後使用參數-strparse指定位置,可以看到輸出的資料和私鑰檔案中的是一樣的。
asn1parse -in pubkey.pem -strparse 18
輸出公鑰ASN.1格式：
0:d=0hl=3l=137cons: SEQUENCE
3:d=1hl=3l=129prim: INTEGER :
A11E66B0F965215AB4AD771581700477F62D9EDF2CFEBDF2E20C02DE4E95881F58CA898B6FC389CC83AE39DE95C0252BCF9FB98A6A21A20B751222DF2A4CBE1E08F8BDC8D443A59D4944723C33CED5601E1CF4A324E88B951626326783014CFF3BB7CF7278BF443AB003D1E1608B97CFC7783C6FD42B9A7C8F84C5633FB72DFB
135:d=1hl=2l=3prim: INTEGER :010001
4 公私鑰操作
分析完私鑰和公鑰格式，以及之間的關系。接下來我們将繼續使用openssl的rsautl測試它們之間的加解密、簽名、驗證等操作。
測試檔案test，内容“1234567890”。
4.1加解密
1)公鑰加密
openssl rsautl -encrypt -in test -out test.enc -inkey asn1pub.pem -pubin
2)私鑰解密
openssl rsautl -decrypt -in test.enc -out test.dec -inkey asn1enc.pem
比較test和test.dec兩個檔案結果相同。
4.2簽名驗證
1)私鑰簽名
openssl rsautl -sign -in test -out test.sig-inkey asn1enc.pem
2)公鑰驗證
openssl rsautl -verify -in test.sig -out test.vfy -inkey asn1pub.pem -pubin
比較test和test.vfy連個檔案應該相同。