如何从 DER/PEM 文件中获取 SecKeyRef

Question

我需要将我的 iPhone 应用程序与系统集成，他们需要通过给定的公钥加密数据，有 3 种不同格式的 .xml .der 和 .pem 的 3 个文件，我研究并找到了一些关于从 DER/PEM 获取 SecKeyRef，但它们总是返回 nil。以下是我的代码：

NSString *pkFilePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"PKFile" ofType:@"der"];
NSData *pkData = [NSData dataWithContentsOfFile:pkFilePath]; 

SecCertificateRef   cert; 
cert = SecCertificateCreateWithData(NULL, (CFDataRef) pkData);
assert(cert != NULL);

OSStatus err;

    if (cert != NULL) {
        err = SecItemAdd(
                         (CFDictionaryRef) [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:
                                            (id) kSecClassCertificate,  kSecClass, 
                                            (id) cert,                  kSecValueRef,
                                            nil
                                            ], 
                         NULL
                         );
        if ( (err == errSecSuccess) || (err == errSecDuplicateItem) ) {
            CFArrayRef certs = CFArrayCreate(kCFAllocatorDefault, (const void **) &cert, 1, NULL); 
            SecPolicyRef policy = SecPolicyCreateBasicX509();
            SecTrustRef trust;
            SecTrustCreateWithCertificates(certs, policy, &trust);
            SecTrustResultType trustResult;
            SecTrustEvaluate(trust, &trustResult);
            if (certs) {
                CFRelease(certs);
            }
            if (trust) {
                CFRelease(trust);
            }
            return SecTrustCopyPublicKey(trust);
        }
    }
return NULL;

问题发生在 SecCertificateCreateWithData，即使读取文件正常，它也总是返回 nil。 有谁做过，请帮帮我，谢谢！

编辑：证书文件是 MD5 签名。

Answer 1

我为同样的问题苦苦挣扎，终于找到了解决方案。我的问题是我需要同时使用外部私钥和公钥来加密/解密 iOS 应用程序中的数据，并且不想使用钥匙串。 事实证明，您还需要 iOS 安全库的签名证书才能读取密钥数据，当然文件必须采用正确的格式。 程序基本如下：

假设您有一个 PEM 格式的私钥（带有 -----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- 和 -----END RSA PRIVATE KEY----- 标记）：rsaPrivate.pem

//Create a certificate signing request with the private key
openssl req -new -key rsaPrivate.pem -out rsaCertReq.csr

//Create a self-signed certificate with the private key and signing request
openssl x509 -req -days 3650 -in rsaCertReq.csr -signkey rsaPrivate.pem -out rsaCert.crt

//Convert the certificate to DER format: the certificate contains the public key
openssl x509 -outform der -in rsaCert.crt -out rsaCert.der

//Export the private key and certificate to p12 file
openssl pkcs12 -export -out rsaPrivate.p12 -inkey rsaPrivate.pem -in rsaCert.crt

现在您有两个与 iOS 安全框架兼容的文件：rsaCert.der（公钥）和 rsaPrivate.p12（私钥）。假设文件已添加到您的包中，下面的代码会读取公钥：

- (SecKeyRef)getPublicKeyRef {

    NSString *resourcePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"rsaCert" ofType:@"der"];
    NSData *certData = [NSData dataWithContentsOfFile:resourcePath];
    SecCertificateRef cert = SecCertificateCreateWithData(NULL, (CFDataRef)certData);
    SecKeyRef key = NULL;
    SecTrustRef trust = NULL;
    SecPolicyRef policy = NULL;

    if (cert != NULL) {
        policy = SecPolicyCreateBasicX509();
        if (policy) {
            if (SecTrustCreateWithCertificates((CFTypeRef)cert, policy, &trust) == noErr) {
                SecTrustResultType result;
                OSStatus res = SecTrustEvaluate(trust, &result);

                //Check the result of the trust evaluation rather than the result of the API invocation.
                if (result == kSecTrustResultProceed || result == kSecTrustResultUnspecified) {
                    key = SecTrustCopyPublicKey(trust);
                }
            }
        }
    }
    if (policy) CFRelease(policy);
    if (trust) CFRelease(trust);
    if (cert) CFRelease(cert);
    return key;
}

要读取私钥，请使用以下代码：

SecKeyRef getPrivateKeyRef() {
    NSString *resourcePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"rsaPrivate" ofType:@"p12"];
    NSData *p12Data = [NSData dataWithContentsOfFile:resourcePath];

    NSMutableDictionary * options = [[NSMutableDictionary alloc] init];

    SecKeyRef privateKeyRef = NULL;

    //change to the actual password you used here
    [options setObject:@"password_for_the_key" forKey:(id)kSecImportExportPassphrase];

    CFArrayRef items = CFArrayCreate(NULL, 0, 0, NULL);

    OSStatus securityError = SecPKCS12Import((CFDataRef) p12Data,
                                             (CFDictionaryRef)options, &items);

    if (securityError == noErr && CFArrayGetCount(items) > 0) {
        CFDictionaryRef identityDict = CFArrayGetValueAtIndex(items, 0);
        SecIdentityRef identityApp =
        (SecIdentityRef)CFDictionaryGetValue(identityDict,
                                             kSecImportItemIdentity);

        securityError = SecIdentityCopyPrivateKey(identityApp, &privateKeyRef);
        if (securityError != noErr) {
            privateKeyRef = NULL;
        }
    }
    [options release];
    CFRelease(items);
    return privateKeyRef;
}

Answer 2

从 iOS 10 开始，实际上可以导入 PEM 私钥而不将它们转换为 PKCS#12（这是一种非常通用的容器格式，适用于与密码学相关的所有内容），因此也w/o 在命令行上使用 OpenSSL 或将应用程序与其静态链接。在 macOS 上，从 10.7 开始甚至可以使用与此处提到的功能不同的功能（但到目前为止，iOS 尚不存在）。不过，下面描述的方式同样适用于 macOS 10.12 及更高版本。

要导入证书，只需剥离

-----BEGIN CERTIFICATE-----

和

-----END CERTIFICATE-----

行，然后对剩下的数据运行 base64 解码，结果是标准 DER 格式的证书，可以将其馈送到SecCertificateCreateWithData() 以获得SecCertificateRef。这一直有效，在 iOS 10 之前也是如此。

要导入私钥，可能需要做一些额外的工作。如果私钥用

包裹

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----

那么这很容易。同样，需要剥离第一行和最后一行，剩余数据需要进行 base64 解码，结果是 PKCS#1 格式的 RSA 密钥。这种格式只能保存 RSA 密钥并且可以直接读取，只需将解码后的数据输入SecKeyCreateWithData() 即可获得SecKeyRef。 attributes 字典只需要以下键/值对：

• kSecAttrKeyType: kSecAttrKeyTypeRSA
• kSecAttrKeyClass: kSecAttrKeyClassPrivate
• kSecAttrKeySizeInBits: CFNumberRef with then 密钥中的位数（例如 1024、2048 等）如果不知道，实际上可以从原始密钥数据中读取此信息，即 ASN.1 数据（有点超出了这个答案的范围，但我将在下面提供一些关于如何解析该格式的有用链接）。 这个值可能是可选的！在我的测试中，实际上没有必要设置这个值；如果不存在，API 会自行确定该值，并在以后始终正确设置。

如果私钥被-----BEGIN PRIVATE KEY-----包裹，那么base64编码的数据不是PKCS#1格式，而是PKCS#8格式，但是，这只是一个更通用的容器，它也可以保存非 RSA 密钥，但对于 RSA 密钥，该容器的内部数据等于 PKCS#1，因此可以说对于 RSA 密钥 PKCS#8 是 PKCS#1 带有一个额外的标头，您需要做的就是剥离该额外的标头。只需剥离 base64 解码数据的前 26 个字节，您就会再次拥有 PKCS#1。是的，就是这么简单。

要详细了解 PEM 编码中的 PKCS#x 格式，have a look at this site。要了解有关 ASN.1 格式的更多信息，请here's a good site for that。如果您需要一个简单但功能强大且交互式的在线 ASN.1 解析器来处理不同的格式，可以直接读取 PEM 数据以及 base64 和 hexdump 中的 ASN.1，try this site。

非常重要：当您向上面创建的钥匙串添加私钥时，请注意这样的私钥不包含公钥哈希，但公钥哈希是对于他们形成身份的钥匙串 API (SecIdentityRef) 很重要，因为使用公钥哈希是 API 如何找到属于导入证书的正确私钥的方式（SecIdentityRef 只是私人的SecKeyRef密钥和证书的SecCertificateRef 形成一个组合对象，它是将它们绑定在一起的公钥哈希）。因此，当您计划将私钥添加到钥匙串时，请务必手动设置公钥哈希，否则您将永远无法获得它的身份，否则您将无法使用钥匙串 API 执行签名或解密等任务数据。公钥哈希必须存储在一个名为kSecAttrApplicationLabel 的属性中（我知道这个名字很愚蠢，但它真的不是标签，用户也看不到任何东西，请查看文档）。例如：

OSStatus error = SecItemAdd(
    (__bridge CFDictionaryRef)@{
        (__bridge NSString *)kSecClass: 
            (__bridge NSString *)kSecClassKey,
        (__bridge NSString *)kSecAttrApplicationLabel: 
             hashOfPublicKey, // hashOfPublicKey is NSData *
#if TARGET_OS_IPHONE
        (__bridge NSString *)kSecValueRef: 
            (__bridge id)privateKeyToAdd, // privateKeyToAdd is SecKeyRef
#else
        (__bridge NSString *)kSecUseItemList: 
              @[(__bridge id)privateKeyToAdd], // privateKeyToAdd is SecKeyRef
              // @[ ... ] wraps it into a NSArray object,
              // as kSecUseItemList expects an array of items
#endif
     },
     &outReference // Can also be NULL,
                   // otherwise reference to added keychain entry
                   // that must be released with CFRelease()
);

Answer 3

在这篇文章的帮助下，经过数小时的在线研究，我终于让它完美运行。这是最新版本的工作 Swift 代码的注释。我希望它可以帮助别人！

1. 收到一个包含在头部和尾部之间的 base64 编码字符串的证书，如下所示（PEM 格式）：

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

2. 去掉header和tail，比如

   // remove the header string  
   let offset = ("-----BEGIN CERTIFICATE-----").characters.count  
   let index = certStr.index(cerStr.startIndex, offsetBy: offset+1)  
   cerStr = cerStr.substring(from: index)  
   
   // remove the tail string 
   let tailWord = "-----END CERTIFICATE-----"   
   if let lowerBound = cerStr.range(of: tailWord)?.lowerBound {  
   cerStr = cerStr.substring(to: lowerBound)  
   }
   

3. 将base64字符串解码为NSData：

   let data = NSData(base64Encoded: cerStr, 
      options:NSData.Base64DecodingOptions.ignoreUnknownCharacters)!  
   

4. 将其从 NSdata 格式转换为 SecCertificate：

   let cert = SecCertificateCreateWithData(kCFAllocatorDefault, data)
   

5. 现在，此证书可用于与从 urlSession 信任收到的证书进行比较：

   certificateFromUrl = SecTrustGetCertificateAtIndex(...)
   if cert == certificate {
   }