在go語言提供的系統包中包含了大量和數字證書有關的方法。在這些方法中就有私鑰生成的方法、私鑰解析的方法、證書請求生成的方法、證書生成的方法等等。通過這些方法應該能夠實現和openssl命令類似的功能。
仿照openssl生成證書的流程（從私鑰的生成—>證書請求的生成—>證書的生成）用go語言進行模擬。
私鑰的生成
在go的x509包下有go定義的證書的結構，該結構如下：
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Raw []byte // Complete ASN.1 DER content (certificate, signature algorithm and signature).RawTBSCertificate []byte // Certificate part of raw ASN.1 DER content.RawSubjectPublicKeyInfo []byte // DER encoded SubjectPublicKeyInfo.RawSubject []byte // DER encoded SubjectRawIssuer []byte // DER encoded IssuerSignature []byteSignatureAlgorithm SignatureAlgorithmPublicKeyAlgorithm PublicKeyAlgorithmPublicKey interface{}Version intSerialNumber *big.IntIssuer pkix.NameSubject pkix.NameNotBefore, NotAfter time.Time // Validity bounds.KeyUsage KeyUsageExtensions []pkix.ExtensionExtraExtensions []pkix.ExtensionUnhandledCriticalExtensions []asn1.ObjectIdentifierExtKeyUsage []ExtKeyUsage // Sequence of extended key usages.UnknownExtKeyUsage []asn1.ObjectIdentifier // Encountered extended key usages unknown to this package.BasicConstraintsValid bool // if true then the next two fields are valid.IsCA boolMaxPathLen intMaxPathLenZero boolSubjectKeyId []byteAuthorityKeyId []byteOCSPServer []stringIssuingCertificateURL []string// Subject Alternate Name valuesDNSNames []stringEmailAddresses []stringIPAddresses []net.IPPermittedDNSDomainsCritical bool // if true then the name constraints are marked critical.PermittedDNSDomains []stringCRLDistributionPoints []stringPolicyIdentifiers []asn1.ObjectIdentifier |
在該結構中有PublicKeyAlgorithm字段，該字段用來表示生成公鑰的算法。該字段的變量中可使用的字段如下：
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const ( UnknownPublicKeyAlgorithm PublicKeyAlgorithm = iota RSA DSA ECDSA) |
一共定義了4中情況。除去Unknown的情況。剩下的三種的實現分別在crypto/rsa、crypto/dsa、crypto/ecdsa這三個包中定義了實現。
RSA
使用RSA方法生成公私鑰的方式非常簡單。在crypto/rsa包中直接提供了生成方法。
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func GenerateKey(random io.Reader, bits int) (*PrivateKey, error) |
該方法生成一個rsa的私鑰。查找整個包所提供的方法并沒有什么方法能夠生成公鑰。但在包中有公鑰的結構說明。查看私鑰的結構：
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type PrivateKey struct { PublicKey // public part. D *big.Int // private exponent Primes []*big.Int // prime factors of N, has >= 2 elements. Precomputed PrecomputedValues} |
赫然發現，公鑰包含在私鑰的結構中。換句話說，只要生成的私鑰，公鑰就同時擁有了（ECDSA和DSA的公鑰也是如此）。
ECDSA
使用ECDSA生成公私鑰的方式和RSA的方式非常類似：
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func GenerateKey(c elliptic.Curve, rand io.Reader) (*PrivateKey, error) |
在crypto/elliptic為參數c提供了4中實現方式。分別為：
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func P224() Curvefunc P256() Curvefunc P384() Curvefunc P521() Curve |
DSA
使用DSA生成公私鑰的方式和上面兩種有些不同：
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func GenerateKey(priv *PrivateKey, rand io.Reader) error |
私鑰并不是作為結果返回，而是作為參數傳入。那很簡單，我直接初始化一個DSA的私鑰，然后把該私鑰作為參數傳入不就可以了嘛。事實是，僅僅是實例化了一個DSA的私鑰是無法完成公私鑰的生成的。生成的結果如下：
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priv:&{PublicKey:{Parameters:{P:<nil> Q:<nil> G:<nil>} Y:<nil>} X:<nil>} |
可以發現公鑰中的所有內容都是為nil(空)，由此可以說明無法只通過GenerateKey()方法生成DSA的私鑰。
在crypto/dsa包中還提供了:
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func GenerateParameters(params *Parameters, rand io.Reader, sizes ParameterSizes) error |
通過該方法的描述，可以了解到該方法是為DSA設置參數。那又如何和公私鑰有關呢？，在DSA的私鑰結構中包含公鑰，在公鑰的結構中就包含該方法所需要傳入的參數Parameters。由此，我便想到可以先使用該方法對一些參數進行初始化，然后再生成私鑰。
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priv := &dsa.PrivateKey{}dsa.GenerateParameters(&priv.Parameters, rand.Reader, dsa.L1024N160)dsa.GenerateKey(priv, rand.Reader) |
生成的私鑰內容如下：
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priv:&{PublicKey:{Parameters:{P:+91268520972047344779510472614939006285152176630742165979533208518526258287540244526987668731096217967904150874969731516661412604963023247030101570715552650277776208098462838867711078025572452557692674802977527475661989210578136725258241385474445330497234586673407237238372329018550727884900161895964574509801 Q:+767580094855879488293276223470508701563202760721 G:+42393651221310072390273970570719382707264443685255379637082820177806079494092036767507554061381644533127114802103872901363724639317297276457243780033980909021336576570837756106975221868617534717069925676009421223798208864916837561389117514471387385853288499961716794226875046226553216578582138687489881455573} Y:+68767508229940365112562020548287141674708444377336699267991474890690034611201698420418573204906537903040876819582645033160073997940957577512216430788561800033703926395782022182868300960590402743043934344374390498368316144177816214923367214895567903510165216432049170686626889267028482641530556275670781873053} X:+628682865942164859869306394087148223993136336500} |
注意：Golang 對DSA證書沒有完整的支持。
給私鑰上鎖（加訪問密碼）
在使用openssl進行私鑰生成的時候，openssl需要我提供私鑰的訪問密碼。那使用go進行私鑰時，應該也有該功能。那應該在什么時候添加這個密碼呢？是在生成私鑰的時候，還是在生成pem文件的時候。我首先想到的是在生成秘密的時候，但是在crypto/rsa、crypto/dsa、crypto/ecdsa這三個包中查找時并沒有發現任何和密碼有關的詞眼。那就應該在生成pem文件的時候加上密碼。生成pem文件的方法在encoding/pem這個包中。但該包中只有兩個編碼，一個解碼的方法，和密碼有沒有任何關系，唯一的存在的關系就是Block結構中的Header字段。
使用openssl生成的私鑰文件中會存在這樣的字段：
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Proc-Type: 4,ENCRYPTEDDEK-Info: DES-EDE3-CBC,02a0ba59e8cfd431 |
使用該字段來說明使用加密方式和提供用于解密的初始值向量。
在生成私鑰和生成文件都無法把密碼添加進去。那我就在想是否是在得到私鑰的時候對私鑰的byte數組進行加密。但這樣就需要自己實現了。講道理的話，go應該會為這種普遍性的東西提供已經封裝好的方法。來回重新看api文檔。發現自己漏看一個非常重要的包crypto/x509。在該包提供的方法中。很輕松的就找到了如下兩個方法：
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func DecryptPEMBlock(b *pem.Block, password []byte) ([]byte, error)func EncryptPEMBlock(rand io.Reader, blockType string, data, password []byte, alg PEMCipher) (*pem.Block, error) |
在這兩個方法中又要pem，password，恩應該就是這兩個方法了，正好一個生成一個解析。
同在x509包下提供了:
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func MarshalPKCS1PrivateKey(key *rsa.PrivateKey) []bytefunc MarshalECPrivateKey(key *ecdsa.PrivateKey) ([]byte, error) |
把RSA和ECDSA私鑰轉換成byte數組的方法，但是沒有找到把DSA私鑰轉換成byte數組的方法。
生成證書請求
證書請求生成很簡單在crypto/x509中直接提供了現成的方法。
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func CreateCertificateRequest(rand io.Reader, template *CertificateRequest, priv interface{}) (csr []byte, err error) |
但使用用該方法有一個限制條件：
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All keys types that are implemented via crypto.Signer are supported (This includes *rsa.PublicKey and *ecdsa.PublicKey.) |
無法使用*dsa.PublicKey類型的公鑰。而傳入的參數是一個私鑰，因此無法使用dsa類型的私鑰。
go對dsa類型的證書
該方法需要通過一個證書請求的模板，在go中CertificateRequest是如下定義的：
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Raw []byte // Complete ASN.1 DER content (CSR, signature algorithm and signature).RawTBSCertificateRequest []byte // Certificate request info part of raw ASN.1 DER content.RawSubjectPublicKeyInfo []byte // DER encoded SubjectPublicKeyInfo.RawSubject []byte // DER encoded Subject.Version intSignature []byteSignatureAlgorithm SignatureAlgorithmPublicKeyAlgorithm PublicKeyAlgorithmPublicKey interface{}Subject pkix.NameAttributes []pkix.AttributeTypeAndValueSETExtensions []pkix.ExtensionExtraExtensions []pkix.ExtensionDNSNames []stringEmailAddresses []stringIPAddresses []net.IP |
有一些內容可以不用填寫。如果填寫了，在后面生成證書時將作為內容直接填入，我就根據openssl生成證書請求時在控制臺所展現的內容進行填寫。即添加Subject中的內容。Subject是這樣定義的：
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type Name struct { Country, Organization, OrganizationalUnit []string Locality, Province []string StreetAddress, PostalCode []string SerialNumber, CommonName string Names []AttributeTypeAndValue ExtraNames []AttributeTypeAndValue} |
生成證書
在go提供的crypto/x509包下并沒有生成CA的方法，生成證書的方法也只有一個方法：
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func CreateCertificate(rand io.Reader, template, parent *Certificate, pub, priv interface{}) (cert []byte, err error) |
它的參數中使用的是兩個證書，和我們之前生成的CertificateRequest沒有關系，而且在整個crypto/x509中的方法中都沒有找到把CertificateRequest轉換成Certificate的方法，而且CertificateRequest和Certificate中的部分數據結構是一樣的，因此猜想是通過把CertificateRequest中的部分內容復制到Certificate中。然后再通過CreateCertificate進行簽發。
如果傳入的兩個證書參數是一樣的，那么生成的證書是一張自簽發的根證書。如果傳入的兩張證書不同，生成的就是普通的證書了。使用的公鑰和私鑰是簽發者的公私鑰即參數parent的公私鑰。和生成CertificateRequest一樣，在這個方法中使用的公私鑰不能是DSA類型的。
坑
設置CA
在Certificate這個結構體中有IsCA這個字段。用來標識該證書是CA證書，但是在設置該字段為true后生成的證書在擴展中并沒有顯示這個證書是CA證書的。原因是在如果要使IsCA生效，需要設置BasicConstraintsValid也為true。同樣的也適用于MaxPathLen這個字段。
簽名算法的選擇
在go中為證書的簽名算法提供了常見的類型：
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UnknownSignatureAlgorithm SignatureAlgorithm = iotaMD2WithRSAMD5WithRSASHA1WithRSASHA256WithRSASHA384WithRSASHA512WithRSADSAWithSHA1DSAWithSHA256ECDSAWithSHA1ECDSAWithSHA256ECDSAWithSHA384ECDSAWithSHA512 |
在生成證書的時候我直接選擇的SHA1WITHRSA,應為我的私鑰是通過RSA算法生成的，沒有任何問題，但是在看go的源碼中有一段生成自簽名證書的測試方法。在該方法中使用了其他的簽名算法。因此我想，這些簽名算法的應該如何選擇。當我把簽名算法改成ECDSAWITHSHA1的時候，在進行簽名的時候，出現了簽名錯誤。
因此我猜猜簽名算法的選擇需要和簽署者的公私鑰的生成方式有關。
代碼時間
一切用代碼說話。
和生成私鑰有關：
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func GenRSAPriv(fileName, passwd string, len int) error { priv, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, len) if err != nil { return err } data := x509.MarshalPKCS1PrivateKey(priv) err = encodePrivPemFile(fileName, passwd, data) return err}//GenECDSAPriv 生成ECDSA私鑰文件func GenECDSAPriv(fileName, passwd string) error { priv, err := ecdsa.GenerateKey(elliptic.P224(), rand.Reader) if err != nil { return err } data, err := x509.MarshalECPrivateKey(priv) if err != nil { return err } err = encodePrivPemFile(fileName, passwd, data) return err}//GenDSAPriv 生成DSA私鑰(用于演示)func GenDSAPriv() { priv := &dsa.PrivateKey{} dsa.GenerateParameters(&priv.Parameters, rand.Reader, dsa.L1024N160) dsa.GenerateKey(priv, rand.Reader) fmt.Printf("priv:%+v\n", priv)} //DecodePriv 解析私鑰文件生成私鑰，（RSA，和ECDSA兩種私鑰格式）func DecodePriv(fileName, passwd string) (pubkey, priv interface{}, err error) { data, err := ioutil.ReadFile(fileName) if err != nil { return nil, nil, errors.New("讀取私鑰文件錯誤") } block, _ := pem.Decode(data) data, err = x509.DecryptPEMBlock(block, []byte(passwd)) if err != nil { return nil, nil, err } privKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(data) //解析成RSA私鑰 if err != nil { priv, err = x509.ParseECPrivateKey(data) //解析成ECDSA私鑰 if err != nil { return nil, nil, errors.New("支持持RSA和ECDSA格式的私鑰") } } priv = privKey pubkey = &privKey.PublicKey return} //生成私鑰的pem文件func encodePrivPemFile(fileName, passwd string, data []byte) error { block, err := x509.EncryptPEMBlock(rand.Reader, "RSA PRIVATE KEY", data, []byte(passwd), x509.PEMCipher3DES) if err != nil { return err } file, err := os.Create(fileName) if err != nil { return err } err = pem.Encode(file, block) if err != nil { return err } return nil} |
在這個代碼用有一些問題：使用ECDSA生成私鑰后加密的Type不知道填什么，暫時使用了”RSA PRIVATE KEY”。
和CertificateRequest有關的代碼：
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// EncodeCsr 生成證書請求func EncodeCsr(country, organization, organizationlUnit, locality, province, streetAddress, postallCode []string, commonName, fileName string, priv interface{}) error { req := &x509.CertificateRequest{ Subject: pkix.Name{ Country: country, Organization: organization, OrganizationalUnit: organizationlUnit, Locality: locality, Province: province, StreetAddress: streetAddress, PostalCode: postallCode, CommonName: commonName, }, } data, err := x509.CreateCertificateRequest(rand.Reader, req, priv) if err != nil { return err } err = util.EncodePemFile(fileName, "CERTIFICATE REQUEST", data) return err} //DecodeCsr 解析CSRpem文件func DecodeCsr(fileName string) (*x509.CertificateRequest, error) { data, err := util.DecodePemFile(fileName) if err != nil { return nil, err } req, err := x509.ParseCertificateRequest(data) return req, err} |
和生成Certificate有關的代碼：
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//GenSignselfCertificate 生成自簽名證書func GenSignselfCertificate(req *x509.CertificateRequest, publickey, privKey interface{}, fileName string, maxPath int, days time.Duration) error { template := &x509.Certificate{ SerialNumber: big.NewInt(random.Int63n(time.Now().Unix())), Subject: req.Subject, NotBefore: time.Now(), NotAfter: time.Now().Add(days * 24 * time.Hour), BasicConstraintsValid: true, IsCA: true, SignatureAlgorithm: x509.SHA1WithRSA, // 簽名算法選擇SHA1WithRSA KeyUsage: x509.KeyUsageCertSign | x509.KeyUsageCRLSign | x509.KeyUsageDataEncipherment, SubjectKeyId: []byte{1, 2, 3}, } if maxPath > 0 { //如果長度超過0則設置了 最大的路徑長度 template.MaxPathLen = maxPath } cert, err := x509.CreateCertificate(rand.Reader, template, template, publickey, privKey) if err != nil { return errors.New("簽發自簽名證書失敗") } err = util.EncodePemFile(fileName, "CERTIFICATE", cert) if err != nil { return err } return nil} //GenCertificate 生成非自簽名證書func GenCertificate(req *x509.CertificateRequest, parentCert *x509.Certificate, pubKey, parentPrivKey interface{}, fileName string, isCA bool, days time.Duration) error { template := &x509.Certificate{ SerialNumber: big.NewInt(random.Int63n(time.Now().Unix())), Subject: req.Subject, NotBefore: time.Now(), NotAfter: time.Now().Add(days * 24 * time.Hour), // ExtKeyUsage: []x509.ExtKeyUsage{ //額外的使用 // x509.ExtKeyUsageClientAuth, // x509.ExtKeyUsageServerAuth, // }, // SignatureAlgorithm: x509.SHA1WithRSA, } if isCA { template.BasicConstraintsValid = true template.IsCA = true } cert, err := x509.CreateCertificate(rand.Reader, template, parentCert, pubKey, parentPrivKey) if err != nil { return errors.New("簽署證書失敗") } err = util.EncodePemFile(fileName, "CERTIFICATE", cert) if err != nil { return err } return nil} |
在生成證書這方法，由于可設置的內容過多，不應該使用參數來對證書內容進行控制。應該和openssl一樣使用配置文件的方式來對證書中的內容進行配置。
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