基於GO語言實現的X.509證書

資源下載地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/85926996
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一、X.509證書描述

在密碼學中，X.509是公鑰證書的格式標准，在許多互聯網協議中得到應用。X.509對公鑰證書的格式，撤銷證書列錶（CRLs），證書驗證路徑算法等進行了規定。

一個X.509證書中包含了其版本號，證書序列號，簽名算法，簽發者，證書主體，有效期，公鑰，公鑰密鑰等信息。證書中的信息使用 ASN.1進行編碼，ASN.1中數據以tag，長度，值的方式進行編碼。證書的基本結構在RFC 5280中4.1節進行了如下的規定：

Certificate  ::=  SEQUENCE  {
    tbsCertificate       TBSCertificate,
    signatureAlgorithm   AlgorithmIdentifier,
    signatureValue       BIT STRING  
}
（證書主體，簽名算法以及簽名值）
    
TBSCertificate  ::=  SEQUENCE  {
    version         [0]  EXPLICIT Version DEFAULT v1,
    serialNumber         CertificateSerialNumber,
    signature            AlgorithmIdentifier,
    issuer               Name,
    validity             Validity,
    subject              Name,
    subjectPublicKeyInfo SubjectPublicKeyInfo,
    issuerUniqueID  [1]  IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL,
    						-- If present, version MUST be v2 or v3
    subjectUniqueID [2]  IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL,
    						-- If present, version MUST be v2 or v3
    extensions      [3]  EXPLICIT Extensions OPTIONAL
    						-- If present, version MUST be v3
}
（證書主體，包含版本號，序列號，簽名算法標識，簽發者信息，有效期，證書主體，證書公鑰信息，簽發者 ID，主體 ID 以及擴展段）
    
Version  ::=  INTEGER  {  v1(0), v2(1), v3(2)  }
（證書版本，值可為0，1，2，分別代錶版本1，2，3）

CertificateSerialNumber  ::=  INTEGER
（證書序列號）

Validity ::= SEQUENCE {
        notBefore      Time,
        notAfter       Time 
}
（證書有效期，由開始和結束時間組成）

Time ::= CHOICE {
        utcTime        UTCTime,
        generalTime    GeneralizedTime 
}

UniqueIdentifier  ::=  BIT STRING

SubjectPublicKeyInfo  ::=  SEQUENCE  {
        algorithm            AlgorithmIdentifier,
        subjectPublicKey     BIT STRING  
}
	（公鑰信息包含公鑰算法和公鑰數據）

Extensions  ::=  SEQUENCE SIZE (1..MAX) OF Extension

Extension  ::=  SEQUENCE  {
        extnID      OBJECT IDENTIFIER,
        critical    BOOLEAN DEFAULT FALSE,
        extnValue   OCTET STRING
                    -- contains the DER encoding of an ASN.1 value
                    -- corresponding to the extension type identified
                    -- by extnID
}
AlgorithmIdentifier  ::=  SEQUENCE  {
        algorithm               OBJECT IDENTIFIER,
        parameters              ANY DEFINED BY algorithm OPTIONAL  
}

二、讀取 X.509證書

提交的程序中使用 Go 語言編寫讀取 X.509的程序，調用了 Go 語言的encoding/asn1庫進行 ASN.1編碼內容的讀取以及crypto/x509/pkix庫進行對簽發者與證書主體信息的讀取。

在代碼中根據上面的 X.509證書結構定義了如下的結構體用於ASN.1讀取：

1. CertificateData, 對應上述結構中的 Certificate：

type CertificateData struct {
    TBSCertificate     tbsCertificate
    SignatureAlgorithm AlgorithmIdentifier
    SignatureValue     asn1.BitString
}

2. TbsCertificate, 對應上述結構中的 TBSCertificate:

type tbsCertificate struct {
    Version         int `asn1:"optional,explicit,default:0,tag:0"`
    SerialNumber    *big.Int
    Signature       AlgorithmIdentifier
    Issuer          asn1.RawValue
    Validity        timeSpan
    Subject         asn1.RawValue
    PublicKey       publicKeyInfo
    UniqueId        asn1.BitString `asn1:"optional,tag:1"`
    SubjectUniqueId asn1.BitString `asn1:"optional,tag:2"`
    Extensions      []extension    `asn1:"optional,explicit,tag:3"`
}

3. timeSpan, 對應上述結構的Validity:

type timeSpan struct {
    NotBefore, NotAfter time.Time
}

4. publicKeyInfo, 對應上述的 SubjectPublicKeyInfo:

type publicKeyInfo struct {
    Algorithm AlgorithmIdentifier
    PublicKey asn1.BitString
}

5. extension, 對應上述結構的Extension

type extension struct {
    ExtnID    asn1.ObjectIdentifier
    Critical  bool `asn1:"default:false"`
    ExtnValue []byte
}

6. AlgorithmIdentifier， 對應上述的 AlgorithmIdentifier:

type AlgorithmIdentifier struct {
    Algorithm  asn1.ObjectIdentifier
    Parameters asn1.RawValue `asn1:"optional"`
}

三、程序結構簡述

提交的代碼中包含三個代碼文件：x509cert/certificate.go 為證書結構體的定義以及對證書中算法的識別函數，並定義了如下的certInfo 結構方便其他代碼獲取證書信息：

type CertInfo struct {
    
    Version            int
    Serial             *big.Int
    Signature          AlgorithmIdentifier
    Issuer             IssuerType
    Validity           timeSpan
    Subject            IssuerType
    PublicKey          publicKeyInfo
    UniqueId           asn1.BitString
    SubjectUniqueId    asn1.BitString
    Extensions         []extension
    SignatureAlgorithm AlgorithmIdentifier
    SignatureValue     asn1.BitString
}

type IssuerType struct {
    
    Country      string
    Province     string
    City         string
    Organization string
    Unit         string
}

x509cert/static.go 文件包含了證書讀取過程中的一些靜態數據如算法的名稱與 oid 等。

main.go 文件包含程序的主函數，將根據 pem 格式或 DER 格式讀取文件並將證書信息打印至標准輸出。

四、程序編譯運行結果

程序使用go 進行編譯，在代碼目錄下執行命令go build –o x509即可編譯生成命名為 x509的可執行文件。提交的 bin 文件夾中已包含了使用go1.11.1編譯獲得的 Windows，MacOS 以及 Linux 下的可執行文件。

程序的使用方法為：

./x509 [--DER] filename

其中若指定了 DER 選項，則程序將會使用 DER 方式讀取證書，若未指定則程序會使用 PEM 方式讀取證書。

測試運行使用的證書使用 openssl 生成自簽名根證書，命令如下：

openssl req -new -x509 -days 365 -keyout rsa.key -out rsa.pem

命令執行後需要輸入證書主體信息：

使用該命令會使用RSA 算法簽名生成有效期為365天的根證書，使用系統自帶證書工具查看證書信息如下：

使用如下命令將上面命令生成的 pem 證書轉換為DER 證書進行測試：

openssl x509 -in rsa.pem -outform der -out rsa.crt

轉換後生成 rsa.crt 證書文件，查看結果與原證書相同。

使用如下命令生成ECDSA簽名算法的證書用於測試：

openssl ecparam -name secp256k1 -genkey -param_enc explicit -out ecparam.pem
openssl req -new -x509 -key ecparam.pem -out ec.pem -days 365

輸入證書主體信息後生成證書：

使用編寫的程序在證書目錄下執行的效果如圖：

1. rsa.pem

​ ./…/bin/x509-darwin-amd64 rsa.pem

​ 程序顯示內容為證書的版本號，序列號，簽名算法，簽發者，主體，有效期，公鑰信息，RSA 公鑰數據以及證書簽名，與系統工具顯示的證書內容相同。

2. 使用 DER 證書文件進行讀取的結果如圖：

​ 與 PEM 模式下證書讀取獲得的結果相同。

3. 讀取ecdsa 加密的證書結果如下：

與生成證書時的信息相同。

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