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數(shù)字證書X509格式標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介-創(chuàng)新互聯(lián)

證書的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其中使用最廣泛的是由ITU（International TelecommumcationUnion，國(guó)際電信聯(lián)盟）和ISO（IntemationalOrganizationforStandardization,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）兩個(gè)組織制定的X.509規(guī)范。

創(chuàng)新互聯(lián)主要從事成都做網(wǎng)站、成都網(wǎng)站制作、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、企業(yè)做網(wǎng)站、公司建網(wǎng)站等業(yè)務(wù)。立足成都服務(wù)都江堰,十年網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗(yàn),價(jià)格優(yōu)惠、服務(wù)專業(yè),歡迎來(lái)電咨詢建站服務(wù):028-86922220

X.509是一種非常通用的證書格式。所有的證書都符合ITU-TX.509國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此(理論上)為一種應(yīng)用創(chuàng)建的證書可以用于任何其他符合X.509標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。X.509證書的結(jié)構(gòu)是用ASN1(Abstract Syntax Notation One)進(jìn)行描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并使用ASN.1語(yǔ)法進(jìn)行編碼。

在一份證書中，必須證明公鑰及其所有者的姓名是一致的。對(duì)X.509證書來(lái)說(shuō)，認(rèn)證者總是CA或由CA指定的人，一份X.509證書是一些標(biāo)準(zhǔn)字段的集合，這些字段包含有關(guān)用戶或設(shè)備及其相應(yīng)公鑰的信息。X.509標(biāo)準(zhǔn)定義了證書中應(yīng)該包含哪些信息，并描述了這些信息是如何編碼的(即數(shù)據(jù)格式)。

標(biāo)準(zhǔn)原文：

RFC 5280: Internet X.509 Public Key Infrastructure Certificate and Certificate Revocation List (CRL) Profile (rfc-editor.org)

或

RFC5280 中文翻譯 中文RFC RFC文檔 RFC翻譯 RFC中文版 (rfc2cn.com)

本文重點(diǎn)介紹證書內(nèi)容的格式，詳見(jiàn)1.2。

1 介紹

X.509證書中主要含有公鑰、身份信息、簽名信息和有效性信息等信息。這些信息用于構(gòu)建一個(gè)驗(yàn)證公鑰的體系，用來(lái)保證客戶端得到的公鑰正是它期望的公鑰。

  1. 公鑰: 非對(duì)稱密碼中的公鑰。公鑰證書的目的就是為了在互聯(lián)網(wǎng)上分發(fā)公鑰。
  2. 身份信息: 公鑰對(duì)應(yīng)的私鑰持有者的信息，域名以及用途等。
  3. 簽名信息: 對(duì)公鑰進(jìn)行簽名的信息，提供公鑰的驗(yàn)證鏈?？梢允荂A的簽名或者是自簽名，不同之處在于CA證書的根證書大都內(nèi)置于操作系統(tǒng)或者瀏覽器中，而自簽名證書的公鑰驗(yàn)證鏈則需要自己維護(hù)（手動(dòng)導(dǎo)入到操作系統(tǒng)中或者再驗(yàn)證流程中單獨(dú)提供自簽名的根證書）。
  4. 有效性信息：證書的有效時(shí)間區(qū)間，以及CRL等相關(guān)信息。
1.1 證書格式

  1. DER（Distinguished Encoding Rules）

    格式 :二進(jìn)制格式，是X.690標(biāo)準(zhǔn)中的一種二進(jìn)制編碼格式。

  2. PEM（Privacy Enhanced Mail）

    格式 :ASCII文本格式，BASE64編碼。在DER格式或者其他二進(jìn)制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使用BASE64編碼為ASCII文本，以便于在僅支持ASCII的環(huán)境中使用二進(jìn)制的DER編碼的數(shù)據(jù)。

    PEM在RFC 7468: Textual Encodings of PKIX, PKCS, and CMS Structures (rfc-editor.org)中被正式標(biāo)準(zhǔn)化。具體格式如下:

    -----BEGIN label 1-----
base64 string...
-----END label 1-----
-----BEGIN label 2-----
base64 string...
-----END label 2-----

    其中label 1和label 2可以有1~N個(gè)。常用的label有(RFC 7468: Textual Encodings of PKIX, PKCS, and CMS Structures (rfc-editor.org)):

    Sec. Label                  ASN.1 Type              Reference Module
----+----------------------+-----------------------+---------+----------
  5  CERTIFICATE            Certificate             [RFC5280] id-pkix1-e	// 公鑰證書文件
  6  X509 CRL               CertificateList         [RFC5280] id-pkix1-e	// X509證書吊銷列表文件
  7  CERTIFICATE REQUEST    CertificationRequest    [RFC2986] id-pkcs10		// CSR請(qǐng)求證書文件
  8  PKCS7                  ContentInfo             [RFC2315] id-pkcs7*		// PKCS7文件
  9  CMS                    ContentInfo             [RFC5652] id-cms2004	// CMS文件
 10  PRIVATE KEY            PrivateKeyInfo ::=      [RFC5208] id-pkcs8		// 私鑰文件
                            OneAsymmetricKey        [RFC5958] id-aKPV1
 11  ENCRYPTED PRIVATE KEY  EncryptedPrivateKeyInfo [RFC5958] id-aKPV1		// 加密私鑰文件
 12  ATTRIBUTE CERTIFICATE  AttributeCertificate    [RFC5755] id-acv2		// 證書屬性文件
 13  PUBLIC KEY             SubjectPublicKeyInfo    [RFC5280] id-pkix1-e	// 公鑰文件
1.2 證書結(jié)構(gòu)

一個(gè)具體的X.509 v3數(shù)字證書結(jié)構(gòu)如下 :

標(biāo)準(zhǔn)原文
Certificate  ::=  SEQUENCE  {tbsCertificate       TBSCertificate,
        signatureAlgorithm   AlgorithmIdentifier,
        signatureValue       BIT STRING  }
// 一個(gè)證書必須包含以上三個(gè)字段

// 1.TBS證書
// 該字段包含主題和頒發(fā)者的名稱、與主題相關(guān)聯(lián)的公鑰、有效期和其他相關(guān)信息。第4.1.2節(jié)詳細(xì)描述了這些字段；TBSC證書通常包括擴(kuò)展，如第4.2節(jié)所述。

// 2.簽名算法
// signatureAlgorithm字段包含CA用于簽署此證書的加密算法的標(biāo)識(shí)符。
// [RFC3279]、[RFC4055]和[RFC4491]列出了支持的簽名算法，但也可能支持其他簽名算法。該字段必須包含與序列tbsCertificate（第4.1.2.3節(jié)）中簽名字段相同的算法標(biāo)識(shí)符。

// 3.簽名內(nèi)容
// signatureValue字段包含根據(jù)ASN.1 DER編碼的tbsCertificate計(jì)算的數(shù)字簽名。ASN.1 DER編碼的tbsCertificate用作簽名函數(shù)的輸入。此簽名值編碼為位字符串，并包含在簽名字段中。此過(guò)程的詳細(xì)信息針對(duì)[RFC3279]、[RFC4055]和[RFC4491]中列出的每種算法進(jìn)行了說(shuō)明。
// 通過(guò)生成此簽名，CA將證明tbsCertificate字段中信息的有效性。特別是，CA認(rèn)證公鑰材料與證書主題之間的綁定。

// 下面對(duì)三個(gè)字段結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳解

// 1.TBS證書結(jié)構(gòu)詳解 tbsCertificate
   TBSCertificate  ::=  SEQUENCE  {version         [0]  EXPLICIT Version DEFAULT v1,	// 版本號(hào)
        serialNumber         CertificateSerialNumber,		// 序列號(hào)
        signature            AlgorithmIdentifier,			// 公鑰算法
        issuer               Name,    						// 頒發(fā)者名稱
        validity             Validity,						// 有效期
        subject              Name,    						// 被簽名者名稱
        subjectPublicKeyInfo SubjectPublicKeyInfo, 			// 被簽名者公鑰信息
        issuerUniqueID  [1]  IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL, -- If present, version MUST be v2 or v3 // 頒發(fā)者唯一ID-可選
        subjectUniqueID [2]  IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL, -- If present, version MUST be v2 or v3 // 被簽者唯一ID-可選
        extensions      [3]  EXPLICIT Extensions OPTIONAL        -- If present, version MUST be v3 // 擴(kuò)展信息-可選
        }

	// 以下對(duì)成員結(jié)構(gòu)定義解釋

    // version
    Version  ::=  INTEGER  {v1(0), v2(1), v3(2)  }

	// serialNumber
    CertificateSerialNumber  ::=  INTEGER

    // signature
    AlgorithmIdentifier  ::=  SEQUENCE  {algorithm               OBJECT IDENTIFIER,
        parameters              ANY DEFINED BY algorithm OPTIONAL  }

    // issuer name
	// 頒發(fā)者字段標(biāo)識(shí)已簽署和頒發(fā)證書的實(shí)體。頒發(fā)者字段必須包含非空的可分辨名稱（DN）。該字段定義為X.501類型名稱[X.501]。名稱由以下ASN.1結(jié)構(gòu)定義：
	Name ::= CHOICE {-- only one possibility for now --
     rdnSequence  RDNSequence }
	RDNSequence ::= SEQUENCE OF RelativeDistinguishedName
    RelativeDistinguishedName ::=
     SET SIZE (1..MAX) OF AttributeTypeAndValue
	AttributeTypeAndValue ::= SEQUENCE { type     AttributeType,
     value    AttributeValue }
	AttributeType ::= OBJECT IDENTIFIER
	AttributeValue ::= ANY -- DEFINED BY AttributeType
	DirectoryString ::= CHOICE { teletexString           TeletexString (SIZE (1..MAX)),
         printableString         PrintableString (SIZE (1..MAX)),
         universalString         UniversalString (SIZE (1..MAX)),
         utf8String              UTF8String (SIZE (1..MAX)),
         bmpString               BMPString (SIZE (1..MAX)) }

	// validity
    Validity ::= SEQUENCE {notBefore      Time,
        notAfter       Time }
    Time ::= CHOICE {utcTime        UTCTime,
        generalTime    GeneralizedTime }

	// subject name
	// 一般和issuer name規(guī)定一致

    // subjectPublicKeyInfo
    SubjectPublicKeyInfo  ::=  SEQUENCE  {algorithm            AlgorithmIdentifier,
        subjectPublicKey     BIT STRING  }

	// issuerUniqueID
    UniqueIdentifier  ::=  BIT STRING

    // subjectUniqueID
    // 和issuerUniqueID一樣

	// extensions
    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  }

// 2.證書簽名算法 signatureAlgorithm
	AlgorithmIdentifier  ::=  SEQUENCE  {algorithm               OBJECT IDENTIFIER,
        parameters              ANY DEFINED BY algorithm OPTIONAL  }

// 3.數(shù)字簽名內(nèi)容，實(shí)際簽名數(shù)據(jù)
...
2 文件擴(kuò)展名

X.509有很多種常用的擴(kuò)展名。不過(guò)這些擴(kuò)展名有時(shí)候也是其他類型文件的擴(kuò)展名，也就是說(shuō)具有這個(gè)擴(kuò)展名的文件并不一定是X.509證書。也可能只是保存了私鑰的文件。

  1. .pem: (隱私增強(qiáng)型電子郵件)DER編碼的證書再進(jìn)行BASE64編碼的數(shù)據(jù)存放在"-----BEGIN CERTIFICATE-----“和”-----END CERTIFICATE-----"之中。
  2. .key: PEM格式的私鑰文件。
  3. .pub: PEM格式的公鑰文件。
  4. .crt: PEM或DER格式的公鑰證書文件。
  5. .cer: PEM或DER格式的公鑰證書文件。
  6. .csr: PEM或DER格式的證書請(qǐng)求CSR文件。
  7. .der：DER格式的公鑰證書文件。
  8. .p7b,.p7c–PKCS#7SignedData structure without data, just certificate(s) orCRL(s)
  9. .p12–PKCS#12格式，包含證書的同時(shí)可能還有帶密碼保護(hù)的私鑰
  10. .pfx– PFX，PKCS#12之前的格式（通常用PKCS#12格式，比如那些由IIS產(chǎn)生的PFX文件）

PKCS#7是簽名或加密數(shù)據(jù)的格式標(biāo)準(zhǔn)，官方稱之為容器。由于證書是可驗(yàn)真的簽名數(shù)據(jù)，所以可以用SignedData結(jié)構(gòu)表述。.P7C文件是退化的SignedData結(jié)構(gòu)，沒(méi)有包括簽名的數(shù)據(jù)。

PKCS#12由PFX進(jìn)化而來(lái)的用于交換公共的和私有的對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)格式。

3 例子

PEM格式采用文本方式進(jìn)行存儲(chǔ)。一般包括首尾標(biāo)記和內(nèi)容塊，內(nèi)容塊采用Base64進(jìn)行編碼。

例如，一個(gè)PEM格式（base64編碼）的示例證書文件內(nèi)容如下所示：

-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----
1234567891011121314151617181920212223

使用openssl 工具命令:openssl x509 -in ca-cert.pem -inform pem -noout -text

證書中的解析出來(lái)的內(nèi)容：

Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number:
            10:e6:fc:62:b7:41:8a:d5:00:5e:45:b6
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: C=BE, O=GlobalSign nv-sa, CN=GlobalSign Organization Validation CA-SHA256-G2
        Validity
            Not Before: Nov 21 08:00:00 2016 GMT
            Not After : Nov 22 07:59:59 2017 GMT
        Subject: C=US, ST=California, L=San Francisco, O=Wikimedia Foundation, Inc., CN=*.wikipedia.org
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: id-ecPublicKey
                Public-Key: (256 bit)
                pub: 
                    04:c9:22:69:31:8a:d6:6c:ea:da:c3:7f:2c:ac:a5:
                    af:c0:02:ea:81:cb:65:b9:fd:0c:6d:46:5b:c9:1e:
                    ed:b2:ac:2a:1b:4a:ec:80:7b:e7:1a:51:e0:df:f7:
                    c7:4a:20:7b:91:4b:20:07:21:ce:cf:68:65:8c:c6:
                    9d:3b:ef:d5:c1
                ASN1 OID: prime256v1
                NIST CURVE: P-256
        X509v3 extensions:
            X509v3 Key Usage: critical
                Digital Signature, Key Agreement
            Authority Information Access: 
                CA Issuers - URI:http://secure.globalsign.com/cacert/gsorganizationvalsha2g2r1.crt
                OCSP - URI:http://ocsp2.globalsign.com/gsorganizationvalsha2g2

            X509v3 Certificate Policies: 
                Policy: 1.3.6.1.4.1.4146.1.20
                  CPS: https://www.globalsign.com/repository/
                Policy: 2.23.140.1.2.2

            X509v3 Basic Constraints: 
                CA:FALSE
            X509v3 CRL Distribution Points: 

                Full Name:
                  URI:http://crl.globalsign.com/gs/gsorganizationvalsha2g2.crl

            X509v3 Subject Alternative Name: 
                DNS:*.wikipedia.org, DNS:*.m.mediawiki.org, DNS:*.m.wikibooks.org, DNS:*.m.wikidata.org, DNS:*.m.wikimedia.org, DNS:*.m.wikimediafoundation.org, DNS:*.m.wikinews.org, DNS:*.m.wikipedia.org, DNS:*.m.wikiquote.org, DNS:*.m.wikisource.org, DNS:*.m.wikiversity.org, DNS:*.m.wikivoyage.org, DNS:*.m.wiktionary.org, DNS:*.mediawiki.org, DNS:*.planet.wikimedia.org, DNS:*.wikibooks.org, DNS:*.wikidata.org, DNS:*.wikimedia.org, DNS:*.wikimediafoundation.org, DNS:*.wikinews.org, DNS:*.wikiquote.org, DNS:*.wikisource.org, DNS:*.wikiversity.org, DNS:*.wikivoyage.org, DNS:*.wiktionary.org, DNS:*.wmfusercontent.org, DNS:*.zero.wikipedia.org, DNS:mediawiki.org, DNS:w.wiki, DNS:wikibooks.org, DNS:wikidata.org, DNS:wikimedia.org, DNS:wikimediafoundation.org, DNS:wikinews.org, DNS:wikiquote.org, DNS:wikisource.org, DNS:wikiversity.org, DNS:wikivoyage.org, DNS:wiktionary.org, DNS:wmfusercontent.org, DNS:wikipedia.org
            X509v3 Extended Key Usage: 
                TLS Web Server Authentication, TLS Web Client Authentication
            X509v3 Subject Key Identifier: 
                28:2A:26:2A:57:8B:3B:CE:B4:D6:AB:54:EF:D7:38:21:2C:49:5C:36
            X509v3 Authority Key Identifier: 
                keyid:96:DE:61:F1:BD:1C:16:29:53:1C:C0:CC:7D:3B:83:00:40:E6:1A:7C

    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
         8b:c3:ed:d1:9d:39:6f:af:40:72:bd:1e:18:5e:30:54:23:35:
         ...
4 證書長(zhǎng)度

不同的簽名加密方式，證書長(zhǎng)度不一樣，RSA1024的證書差不多1K，2048就要2K左右，ECC 256的大概六七百個(gè)字節(jié)等等。

證書允許擴(kuò)展字段，所以有可能長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，根據(jù)擴(kuò)展信息的增加，證書大小都會(huì)變化。

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本文標(biāo)題：數(shù)字證書X509格式標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介-創(chuàng)新互聯(lián)
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