基于GO语言实现的X.509证书

资源下载地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/85926996
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一、X.509证书描述

在密码学中，X.509是公钥证书的格式标准，在许多互联网协议中得到应用。X.509对公钥证书的格式，撤销证书列表（CRLs），证书验证路径算法等进行了规定。

一个X.509证书中包含了其版本号，证书序列号，签名算法，签发者，证书主体，有效期，公钥，公钥密钥等信息。证书中的信息使用 ASN.1进行编码，ASN.1中数据以tag，长度，值的方式进行编码。证书的基本结构在RFC 5280中4.1节进行了如下的规定：

Certificate  ::=  SEQUENCE  {
    tbsCertificate       TBSCertificate,
    signatureAlgorithm   AlgorithmIdentifier,
    signatureValue       BIT STRING  
}
（证书主体，签名算法以及签名值）
    
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
}
（证书主体，包含版本号，序列号，签名算法标识，签发者信息，有效期，证书主体，证书公钥信息，签发者 ID，主体 ID 以及扩展段）
    
Version  ::=  INTEGER  {  v1(0), v2(1), v3(2)  }
（证书版本，值可为0，1，2，分别代表版本1，2，3）

CertificateSerialNumber  ::=  INTEGER
（证书序列号）

Validity ::= SEQUENCE {
        notBefore      Time,
        notAfter       Time 
}
（证书有效期，由开始和结束时间组成）

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

UniqueIdentifier  ::=  BIT STRING

SubjectPublicKeyInfo  ::=  SEQUENCE  {
        algorithm            AlgorithmIdentifier,
        subjectPublicKey     BIT STRING  
}
	（公钥信息包含公钥算法和公钥数据）

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、读取 X.509证书

提交的程序中使用 Go 语言编写读取 X.509的程序，调用了 Go 语言的encoding/asn1库进行 ASN.1编码内容的读取以及crypto/x509/pkix库进行对签发者与证书主体信息的读取。

在代码中根据上面的 X.509证书结构定义了如下的结构体用于ASN.1读取：

1. CertificateData, 对应上述结构中的 Certificate：

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

2. TbsCertificate, 对应上述结构中的 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, 对应上述结构的Validity:

type timeSpan struct {
    NotBefore, NotAfter time.Time
}

4. publicKeyInfo, 对应上述的 SubjectPublicKeyInfo:

type publicKeyInfo struct {
    Algorithm AlgorithmIdentifier
    PublicKey asn1.BitString
}

5. extension, 对应上述结构的Extension

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

6. AlgorithmIdentifier， 对应上述的 AlgorithmIdentifier:

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

三、程序结构简述

提交的代码中包含三个代码文件：x509cert/certificate.go 为证书结构体的定义以及对证书中算法的识别函数，并定义了如下的certInfo 结构方便其他代码获取证书信息：

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 文件包含了证书读取过程中的一些静态数据如算法的名称与 oid 等。

main.go 文件包含程序的主函数，将根据 pem 格式或 DER 格式读取文件并将证书信息打印至标准输出。

四、程序编译运行结果

程序使用go 进行编译，在代码目录下执行命令go build –o x509即可编译生成命名为 x509的可执行文件。提交的 bin 文件夹中已包含了使用go1.11.1编译获得的 Windows，MacOS 以及 Linux 下的可执行文件。

程序的使用方法为：

./x509 [--DER] filename

其中若指定了 DER 选项，则程序将会使用 DER 方式读取证书，若未指定则程序会使用 PEM 方式读取证书。

测试运行使用的证书使用 openssl 生成自签名根证书，命令如下：

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

命令执行后需要输入证书主体信息：

使用该命令会使用RSA 算法签名生成有效期为365天的根证书，使用系统自带证书工具查看证书信息如下：

使用如下命令将上面命令生成的 pem 证书转换为DER 证书进行测试：

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

转换后生成 rsa.crt 证书文件，查看结果与原证书相同。

使用如下命令生成ECDSA签名算法的证书用于测试：

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

输入证书主体信息后生成证书：

使用编写的程序在证书目录下执行的效果如图：

1. rsa.pem

​ ./…/bin/x509-darwin-amd64 rsa.pem

​ 程序显示内容为证书的版本号，序列号，签名算法，签发者，主体，有效期，公钥信息，RSA 公钥数据以及证书签名，与系统工具显示的证书内容相同。

2. 使用 DER 证书文件进行读取的结果如图：

​ 与 PEM 模式下证书读取获得的结果相同。

3. 读取ecdsa 加密的证书结果如下：

与生成证书时的信息相同。

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