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PEM 与 DER 格式详解


PEM 与 DER是用于存储、传输密钥和证书的标准格式,两者紧密关联,可以互相转换,下面详细介绍两种格式:

  • DER:Distinguished Encoding Rules,可分辩编码规则。DER格式文件后缀通常为 “.der” 和 “.cer”,后缀名并不会影响 DER 格式文件的解析。

  • PEM:Privacy-Enhanced Mail,隐私增强邮件。PEM格式文件后缀通常为".pem"、“.cer”、“.crt”、“.key”,后缀名并不会影响 PEM 格式文件的解析。

1. PEM 与 DER 关系:

ASN.1 ------(序列化)------ DER ------(Base64编码)------ PEM

对 ASN.1 序列化后,就会生成一个二进制串,这个就是 DER 格式,将二进制进行 Base64 编码,再加上 PEM 格式特有的头尾两行,就生成了 PEM 格式,如RSA私钥的PEM格式如下:

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
base64_decode(DER二进制)
-----END RSA PRIVATE KEY-----

2. PEM 与 DER 互相转换

上面了解了 PEM 与 DER 格式的关系,那么对它们进行互相转换就简单了。
下面先生成一个 RSA 私钥文件,该文件是 PEM 格式。生成命令如下:

openssl genrsa -out rsa_private.pem 2048

2.1 PEM 转 DER格式

先将 PEM 文件里面首尾的 “----BEGIN xxx----”“----END xxx----” 两行去掉,再将内容合并为一行(去掉换行符),最后将内容进行 Base64 解码,最后结果就是 DER 格式。通过 openssl 命令转换如下:

openssl rsa -in rsa_private.pem -outform DER -out rsa_private.der

2.2 DER 转 PEM 格式

先将 DER 二进制内容进行 Base64 编码,再按每行 64 个字节进行切分,最后在切分后的内容前后加上 “----BEGIN xxx----”“----END xxx----”。通过 openssl 命令转换如下:

openssl rsa -inform DER -in rsa_private.der -outform PEM -out rsa_private2.pem

3. DER 和 PEM 文件内容解析

上面提到过,DER 是对 ASN.1 结构对象序列化的结果,将DER的内容解析出来就是 ASN.1 结构。下面以 RSA 私钥为演示。

3.1 RSA 私钥 ASN.1结构

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
  otherPrimeInfos   OtherPrimeInfos OPTIONAL
}

3.2 通过 openssl 命令解析 DER 结构

执行 openssl 命令:

openssl rsa -inform der -in rsa_private.der -text -noout

结果详情(有删减):

RSA Private-Key: (2048 bit, 2 primes)
modulus:
    00:da:d7:8c:0a:86:b4:cc:34:b5:b0:3a:64:00:13:
    ...
publicExponent: 65537 (0x10001)
privateExponent:
    15:56:6a:eb:23:d3:41:0d:ea:a1:32:30:49:e9:99:
    ...
prime1:
    00:f2:4f:63:7a:d3:cb:fb:ca:9d:77:2f:ba:88:0a:
    ...
prime2:
    00:e7:34:bb:28:ab:c1:c8:10:74:19:a4:45:04:b5:
    ...
exponent1:
    1a:95:67:1e:94:99:ee:77:de:2a:b3:4b:cd:9d:07:
    ...
exponent2:
    00:d5:d6:99:7b:a6:4f:d6:00:11:c1:5d:83:50:35:
 	...
coefficient:
    00:c4:91:79:ab:09:f7:8c:c4:9d:81:1c:54:95:6e:
	...

3.3 通过 openssl 命令解析 PEM 结构

将 PEM 格式文件解析内容,不需要先将其转换成 DER 结构,openssl 命令可以直接将 PEM 格式文件解析出来,命令如下:

openssl rsa -inform pem -in rsa_private.pem -text -noout

解析结果和上面 DER 格式内容是一样的。


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