一、概述
常見的X.509證書格式包括：
cer/crt是用於存放證書，它是2進制形式存放的，不含私鑰。
pem跟crt/cer的區別是它以Ascii來表示，可以用於存放證書或私鑰。
pfx/p12用於存放個人證書/私鑰，他通常包含保護密碼，2進制方式。
p10是證書請求。
p7r是CA對證書請求的回覆，只用於導入
p7b以樹狀展示證書鏈(certificate chain)，同時也支持單個證書，不含私鑰。
二、證書文件/私鑰文件
在HTTPS通訊中最常用的是cer/crt和pem。下面以pem格式的證書爲例進行說明。下面是一個完整的PEM格式證書：
Certificate:
Data:
Version: 1 (0x0)
Serial Number: 1 (0x1)
Signature Algorithm: md5WithRSAEncryption
Issuer: C=US, ST=Montana, L=Bozeman, O=sawtooth, OU=consulting, CN=www.sawtooth-consulting.com/[email protected]
Validity
Not Before: Jun 30 18:52:17 2010 GMT
Not After : Mar 26 18:52:17 2013 GMT
Subject: C=US, ST=Montana, L=Bozeman, O=yaSSL, OU=support, CN=www.yassl.com/[email protected]
Subject Public Key Info:
Public Key Algorithm: rsaEncryption
RSA Public Key: (512 bit)
Modulus (512 bit):
00:c6:7b:c0:68:81:2f:de:82:3f:f9:ac:c3:86:4a:66:b7:ec:d4:f1:f6:64:21:ff:f5:a2:34:42:d0:38:9f:c6:dd:3b:6e:26:65:6a:54:96:dd:d2:7b:eb:36:a2:ae:7e:2a:9e:7e:56:a5:b6:87:9f:15:c7:18:66:7e:16:77:e2:a7
Exponent: 65537 (0x10001)
Signature Algorithm: md5WithRSAEncryption
58:a9:98:e7:16:52:4c:40:e7:e1:47:92:19:1b:3a:8f:97:6c:7b:b7:b0:cb:20:6d:ad:b5:d3:47:58:d8:e4:f2:3e:32:e9:ef:87:77:e5:54:36:f4:8d:50:8d:07:b4:77:45:ea:9d:a4:33:36:9b:0b:e0:74:58:11:c5:01:7b:4d
-----BEGIN CERTIFICATE-----
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
-----END CERTIFICATE-----
從Certificate開始到“-----BEGIN CERTIFICATE-----”爲止，中間的內容是證書的明文格式。
從“-----BEGIN CERTIFICATE-----”開始到“-----END CERTIFICATE-----”爲止是證書的明文格式經過ASN.1編碼再經過Base64編碼得到的。
證書中包含的內容以及ASN.1編碼格式：
對於私鑰文件，真正的私鑰是包含在字符串"-----BEGIN PRIVATE KEY-----"和字符串"-----END PRIVATE KEY-----"之間。
如果該私鑰文件是pkcs8格式的，那麼該私鑰文件的格式爲
PrivateKeyInfo ::= SEQUENCE {
version Version(INTEGER),
privateKeyAlgorithm PrivateKeyAlgorithmIdentifier (AlgorithmIdentifier),
privateKey PrivateKey(OCTET STRING),
attributes [0] IMPLICIT Attributes OPTIONAL(SET OF Attribute)
}
如果不是pkcs8格式的，那麼"-----BEGIN PRIVATE KEY-----"和"-----END PRIVATE KEY-----"之間的內容就是私鑰的Base64編碼。
在客戶端或服務器在交換證書時，需要首先把Base64編碼轉換爲ASCII編碼再進行傳輸。
三、公鑰/私鑰
公鑰和私鑰是證書文件和私鑰文件中最核心的內容。
在SSL/TLS協議中需要是用公鑰算法，來進行對稱密鑰的交換。最常見的算法是RSA和DH，而RSA算法和DH算法的公鑰、私鑰的數據格式是不同的。
3.1 RSA算法
RSA算法簡要描述如下：
n = p *q; p,q爲互質的大素數
(d * e) mod ( (p-1) * (q-1) ) = 1
其中n，e爲公鑰，n,p,q,d,e自己保留。
加密方法：
Y(密文) = X(明文)**d mod n；
解密方法：
X(明文) = Y(密文)**e mod n；
密鑰格式
公鑰包含兩個整數：
n RSA 合數模，是一個正整數
e RSA 公開冪，是一個正整數
私鑰有兩種表達方法,這兩種方法是等價的。
1、
n RSA 合數模，是一個正整數
d RSA 私有冪，是一個正整數
2、
p 第一個因子，是一個正整數
q 第二個因子，是一個正整數
dP 第一個因子的CRT 冪，是一個正整數
dQ 第二個因子的 CRT 冪，是一個正整數
qInv （第一個）CRT 係數，是一個正整數
對於RSA算法中的公鑰部分，包含兩個INTEGER類型的數字n和e。
對於RSA私鑰的第一種表述方法，私鑰中包含5個INTEGER類型的數字依次爲n, e, d, p, q；對於RSA私鑰的第二種表達方法，私鑰中包含8個INTEGER類型的數字依次爲n, e, d, p, q, dP, dQ和qInv；
交互方法：
SSL/TLS協議中，服務器端用Certificate消息把證書（公鑰）傳遞給客戶端，客戶端隨機生成48byte的預主密鑰，用公鑰加密傳遞給服務器端，作爲雙方對稱加密中一系列密鑰計算的基礎。如下圖：
3.2 DH算法
算法原理：
DH算法用於交換對稱密鑰，不能用於非對稱的加解密。
DH算法簡要描述如下：
一個素數q和一個整數a, 稱a是q的一個原根。
雙方各自選定一個大數Xa和Xb，分別計算得到Ya = a**Xa mod q和Yb= a**Xb mod q；
雙方交換Ya和Yb，保密Xa和Xb。
計算對稱密鑰的方法：
K = Ya**Xb mod q = Xb ** Ya mod q
密鑰格式：
DH算法的公鑰中包含了兩個整數：a和q，用於生成對稱密鑰
交互方法
服務器一端通過Certificate消息同步雙方的a和q。
服務器緊接着選取Xa，計算得到Ya，並通過Server Key Exchange消息把Ya傳遞給客戶端。
客戶端選取Xb，計算得到Yb，並通過Client Key Exchange消息把Yb傳遞給服務器端。
雙方分別計算K = Ya**Xb mod q = Xb ** Ya mod q，得到相同的預主密鑰。
如下圖：
